智能模制环境和配置模制系统的方法

专利名称：智能模制环境和配置模制系统的方法
技术领域：
本发明一般来说涉及模具操作管理以及数据的累积和使用，以改进短期和长期模具 操作以及机器操作/协作的所有方面。更具体地说(但不排除其它的)，本发明涉及数据 与PET模具的长期关联，所述数据与模具设置和机器操作相关，且所述数据通过人机界 面(HMI)输入到机器控制器中或从模内存储器芯片或与所述模具永久关联的其它存储 装置输入到机器控制器中。
背景技术：
在模制操作中，无论这是在注射模制环境中还是在任何使用压板和模具的类似系统 中，模制部件质量均受若干因素影响，所述因素包含系统设备的物理条件和配置，且也 包含形成模制部件的处理条件。
对于需要基本上连续运转一年以上且在苛刻的操作条件(由于较大的温度范围和高 闭合压力而引起)下运转的模具，在模具验收和交货之前，用户通常要求在类似生产的 环境中在操作上证明每个新的或经整修的模具。在此验证期间，设置测试台(由制造商 界定以便确保有效的基准点确定)，以获得所述模具的标称最佳性能，即以最优化模制 部件质量和生产率的方式。最优化是通过过程参数控制而达成的，包含设定模腔填充和 保持时间，这占用大量时间(即使对于熟练的测试技术员来说)。即使为特定模制部件 的生产建立初始感知边界条件(依据合适的注射轮廓)也需要很多经验。
遗憾的是，测试台很有可能在系统配置到模制机器(用户最终会将模具定位在其中) 中发生改变。因此，在所述测试台上达成的最优化和设置很少(如果有的话)转变为用 户场所处用户机器上的合适设置和生产最优化。举例来说，在注射模制机器的示范性情 形下，测试台可操作具有不同处理量、处理速度或螺旋直径的不同塑化单元。另外，注 射模制机器可包含或不包含喷嘴混合器，或所述喷嘴混合器可在测试台与用户机器之间 有所不同。此外，至于累积，在射出缸中(或在往复螺旋系统前方)注射少量塑料熔化物之前，所述射出缸的体积会在测试台与用户机器之间有所改变。所有这些不同配置影 响过程控制和最优化。
影响设置和质量的其它因素(但其更为选择相关的，而并非依赖于系统)包含树脂 密度、着色剂或添加剂的使用和是否按说明书操作所述机器的排气系统。如将了解，着 色剂和添加剂是用户的选择，且影响塑化作用并因此影响螺旋处理能力。关于排气，每 个模腔最初含有在材料注射期间必需从所述模腔清除的空气。通过使用维护良好且清洁 的机器，达成较高的填充速率，因为模腔的排气口最初没有堵塞性颗粒物质，尤其是PET 灰尘和类似物。如果排气系统被部分或完全堵塞，那么模腔压力逐个模腔地增加，且在 极端情况下，来自模腔的被清除的空气产生模制物件中的空隙和重量不足的模制产品两 者。
转向一些关于多模腔环境中预成型件生产的更特定方面，模腔和注射设置的填充速 率对于预成型件质量很关键。在这方面，将了解模腔填充经受许多过程转变点，尤其以 从速度填充控制(其中柱塞在射出缸中的速度和位置很关键)到压力控制(其中通过额 外熔化材料的受控注射来解决预成型件收缩)的转变为例。更具体地说，虽然注意到壁 薄且重量相对轻(低于约五十克)的预成型件具有特别的填充控制问题，所述填充控制 问题尤其与在预成型件的狭长壁部分与颈部之问的几何形状和厚度转变相关联，但是在 收缩更显著的较重预成型件屮，转变点对于预成型件几何形状尤为重要。实际上，在循 环的压力保持部分屮，对于特定预成型件几何形状在规定的保持时间屮通常存在多个减 小压力的转变。因此，填充轮廓对循环时间具有全面影响。
如果不能恰a地设置填充轮廓，那么可能在模制物件中发生视觉上明显的缺陷。所
得模制物件(尤其在瓶或容器的预成型件的情形下)通常具有充分受损的质量而使得所 述预成型件滞销。另外，非最优化系统直接影响总体生产率，且因此限制用户最优化其 资本冋收的能力。
同样，在注射模制领域中且尤其相对于预成型件制造，随着时间流逝，用户将几乎 一直修改所述模具以生产不同组件。在堆叠组件方面，此类修改可仅需要替换模腔和浇 口插入物，而颈部口径(由颈环界定)保持不变。此形式的模型转换因此将仅改变预成 型件的重量，这是由于模腔的长度或预成型件的壁厚度(主要由模腔界定)的变化改变 预成型件的几何形状。同样，此类改变将需要重新配置机器设置，而重新配置需要时间 和专业知识。
显然，任何机器停机时间或次最佳性能对于生产者来说很耗成本且因此必需将其最 小化。在多模腔预成型件模具环境中，夹持力通常变化高达约 600吨，而对于较大应用而 言模制系统一般可需要并将合模力形成到几千吨的闭合压力。在整个模具和模具内堆叠 组件中均可见到这些闭合力，且当熔化物被注射到模腔中时，形成所述闭合力以抵消模 具中所见的注射压力。如果在所述组件中存在任何未对准，那么所施加的压力足以引起 模具过早磨损，所述磨损可导致组件故障，或更通常且初始地引起"溢料"。如将了解， "溢料"是塑料熔化物从模制系统的不良泄漏(通常由于非平行和未对准)。溢料加速 组件磨损效应，且不可避免地直接生产出不可用的模制部件。
到目前为止，虽然模制机器操作是处理器控制的(例如在EP-A-0990966中描述)， 但整个系统已在有限闭合回路控制环境中操作，在所述环境中集中化的控制(在系统端 的控制器处)利用从机器实时感测到的信号。举例来说，位于模具内的热电偶向系统控 制器提供温度指示，所述系统控制器通过调整或补偿模具热浇道内的加热器输出而作出 反应。此类系统在美国专利第6,529,796号中描述，所述专利还描述了使用查找表来提 供递增的步进速率(以所述速率向每个加热器施加功率)以反映所需的加热曲线。此外， 美国专利第6,529,796号描述使用位于固定到模具的壳体中的交互式过程管理器(或 IPM)，所述IPM通过单一连接而连接到集中的通信和功率单元(含有计算机终端)。模 具内的传感器耦合到IPM,所述IPM可将信号转继到所述通信和功能单兀以用于总体系 统管理控制，所述信号包含由于感测到的堆叠不啮合而产生的警报信号。
热浇道控制在US 6,421,577中具有描述，其中处理器位于通过分线箱耦合到模具侧 面的绝热外壳中。所述处理器从模具内的传感器接收信号，且通过感测温度、压力和流 量来控制模具组件(例如加热器和阔组件)的操作。
美国专利第5,795,511号描述一种用于控制注射模制系统的方法和设备。模具的热 半模包含相关联的分线箱，存储特定关于所述热半模和其热控制的信息的非易失性存储 器位于所述分线箱中。更详细地说，所述存储器保存所述热半模的最新温度设定，稍后 可检索所述信息以供模具随后使用。然而，总体系统控制器可仍然独立于所述非易失性 存储器进行操作(如果所述存储器发生故障的话)。
美国专利第5,222,026号描述一种包含键盘的压铸机，操作员可通过所述键盘输入 模具类别。所述模具类别因此允许控制器存取相关联的、预存储的操作信息。还通过限 制开关阵列和其相关触点来涵盖自动模具识别，所述开关和触点分别位于模具背部和压 铸机的界面上。仅仅通过在与所述界面接触时被触发的某些限制开关，产生对应于插入 模具的数字签名。接着由系统控制器解译所述签名。当然，如果所述触点变得弯曲或破 裂，那么在所述系统控制器处将解译出错误信号且安装错误的模具设置。

发明内容
根据本发明第一方面，提供一种用于模制机器的存储器装置，所述存储器装置与关 于待模制物件的模具设置数据相关联，所述模具设置数据包含与以下至少一者相关的信 息用于待模制物件的填充轮廓；和用于模具的设定点控制。
依据多个具有不同厚度和几何形状的区域来界定所述待模制物件。多个加权因数经 设计以至少部分补偿各个区域内的不同冷却和流量特征。所述模具设置数据依据所述多 个区域中每一者的填充速率而界定待模制物件，所述填充速率针对预期在所述区域中每 一者内流动的熔化物前沿界定实质上恒定的速度或流量。可通过以下一者来存取所述存 储器中的模具设置数据条形码；向查找表提供索引的模具参考号码；和与特定模具相 关的信息的数据库。
在本发明另一方面中，提供一种含有存储器装置的模具组件，所述存储器装置具有 与待模制物件相关的模具设置数据，所述模具组件设置数据包含与以下至少一者相关的 信息用于待模制物件的填充轮廓；和用于模具的设定点控制。
所述模具组件可为以下一者堆叠组件；热浇道；注射模制机器的热半模；和注射 模制机器的冷半模。
在本发明再一方面中，提供一种包括具有存储器装置的模具的注射模制机器，所述 存储器装置含有与待模制物件相关的关联模具设置数据，所述模具设置数据包含与以f 至少一者相关的信息用于待模制物件的填充轮廓；和用于模具的设定点控制。
在本发明又一方而中，提供一种控制模制机器操作的方法，所述方法包括使机器
控制器存取存储器装置以获得与待模制物件相关的模具设置数据，所述模具设置数据包
含与以下至少一者相关的信息用于待模制物件的填充轮廓；和用于模具的设定点控制； 且基于所述填充轮廓和所述设定点控制数据中的至少一者来配置所述模制机器的操作 参数。
所述控制模制机器操作的方法可包含经由HMI输入机器配置信息(例如夹钳和射 出缸尺寸)以促使修改另外将由模具设置数据达成的对机器操作的作用。
在本发明又一方面屮，提供一种计算机程序元件，其包括计算机程序代码构件，以 使模制机器的机器控制器执行程序来存取存储器装置以获得与待模制物件相关的模具 设置数据，所述模具设置数据包含与以下至少一者相关的信息a)用于待模制物件的 填充轮廓；和b)用于模具的设定点控制；且基于所述填充轮廓和所述设定点控制数据 中的至少 一 者而配置模制机器的操作参数。因此，本发明提供一种模制系统，其中存在增加的操作控制。此外，本发明提供一 种基于知识的系统，其减轻用于改变模制部件设计的系统设置的复杂性，尤其是在由多 模腔模具制造的预成型件的情形下。因此，通过提供处理和部件特性的索引，本发明将 注射模制机器的设置和操作简化到一定程度，即操作者的专业知识并不重要且机器操作 经简化。因此，本发明达成更快且更精确的机器配置和调整。
此外，本发明优选实施例可用于限制所述系统的影响，且实际上限制所述系统中的 所施加合模力(tonnage),借此促进减少的组件磨损、较长期和较低能量消耗。举例来 说，通过历史数据的累积，操作者或智能(受计算机控制的)系统可移向所施加合模力 的最优化轮廓和/或所述系统的最大所施加合模力的极限。实际上，在一个实施例中，最 大允许的所施加合模力可预载到板上芯片中，借此机器控制器对所述板上芯片的询问限 制所述系统的最大合模力。
在优选实施例中，本发明还有利地(远程地或实时地)核对可分析的历史数据，以 评定和/或修正模具和/或机器性能且/或协助模具/机器维护。此历史存储的信息可用于评 定授权权利要求书的合法性，且可用于开发经改进的系统和系统操作参数。


现将参考附图来描述本发明的示范性实施例，在附图中 图1展示可适于支持本发明概念的先前技术注射模制机器； 图2是根据本发明优选实施例的智能模制系统的示意图； 图3提供图2的优选系统结构的典型界面的细节；
图4是在图2的人机界面(HMI)上根据本发明优选实施例的可展现的屏幕表示；
和
图5是所施加合模力对时间的曲线图表示，如在本发明的另一实施例中所利用。
具体实施例方式
图1展示典型注射模制机器10，其可适于支持本发明的控制处理智能。如将了解， 在每个注射循环期间，模制机器10生产若干个塑料部件，所述塑料部件对应于由位于 机器10内的互补半模12、 14所界定的一或多个模具模腔。通过使用机器控制器来达成 对模制机器的总体操作控制，所述机器控制器可由具有分布式智能的结构(即负责控制 所述模制系统的个别部件的多个互连处理器)实现。所述机器控制器在操作上负责人机 界面(图2中展示)，所述人机界面允许图形表示所述机器的现在或历史状态，以及通 过触摸屏、键盘、可读取数据装置(例如磁盘驱动器或CD-ROM)等输入信息。注射模制机器10包含(但不特定限于)模制结构(例如固定压板16和可移动压板 17)以及用于塑化和注射材料的注射单元18。在操作中，可借助于冲程气缸(未图示) 或类似物使可移动压板17相对于固定压板16移动。如将容易地理解，通过使用连接杆 19、 20和连接杆夹持机构2]，在所述机器中形成夹持力。夹持机构21 (通常)固定地 附接到移动压板17 (通常通过使用螺栓)，而每个夹持机构通常至少部分延伸到相应孔 22中，所述孔22在所述压板的隅角处延伸穿过所述压板。通常，连接杆19、 20的悬空 端23可相对于移动压板自由移动，而另一远端锚定到固定压板中。当然，在某些系统 中，可应用相反的锚定方法。
返回参考图1， 一旦连接杆确实啮合在其各自夹持活塞中，便可(通常)通过使用 通常直接与所述夹持活塞相关联的液压系统来施加模具夹持力(即，闭合合模力)。如 将了解，也可以不同方式产生合模力，包含使用铰接夹装置。
半模12、 H共同构成通常具有一个或一个以上模具模腔24的模具，其中半模12、 14各自位于可移动压板17和固定压板16中的一者中。在邻近固定压板16和可移动压 板7处提供机械手29，以承载臂工具末端(EOAT) 30，例如基于真空的取出盘32或 类似物。在用于预成型件的取出盘32的特定实现形式中，取出盘32含有在数目上至少 对应于在每个注射循环中生产的预成型件(或模制产品)36的数目的若干个冷却管34。
在使用中，在模具打开位置(如图l所示)屮，机械手29移动EOAT 30使其通常 对准所述模具的核心侧，且接着等待直到通过剥离器盘38、致动器或提升杆或其功能均 等物的操作而使模制物件(例如，预成型件36)从所述核心上剥离或者射出到EOAT30 中。
在图2中示意性展示本发明的优选实施例。为清楚起见，已省略注射模制机器(包 含其压板，半模间定于所述压板上)。模具由热半模50和冷半模52形成。所述热半模 包含熔化物分布系统(例如热浇道歧管54)，其通过合适的注道套筒56介接到注射单元。 热半模50包含一个或一个以上模腔58-60，所述模腔在使用中相应地收纳位于冷半模52 上经对准的核心62-64。
热半模50和冷半模52中的至少一者(如果不是两者的话)优选包含传感器66-74。 所述传感器66-74可监视压力、温度或与模具操作相关联的其它可变参数，包含表示操 作循环或堆叠未对准的接触。传感器66-74可位于所述模具的特定盘内的专用凹穴中。 或者，且如适当，可在表面安装传感器(特别是与所施加合模力的测量相关联的那些传 感器)。另外，传感器66-74中的某些传感器(尤其是，测量半模或其特定组件(包含堆 叠组件和热浇道54)内的操作温度所需要的那些传感器)定位于接近或嵌入在需要进行测量的组件中。
传感器的数目仅受限于所述模具内可用空间的量、使所述传感器互连(即，用电线 连在一起)的能力和被认为是完成有效的信息收集或所述组件、半模或模具的操作控制 所必需的参数测量的类型。
传感器66-74和其物理连接对于所述操作环境具有弹性，且可解决在模制机器内所 经历的热、压力和振动的需求。在此方面，认为用于汽车工业(出于引擎管理目的)的 传感器适于本发明中的应用。此类传感器是半导体领域的技术人员容易知道的。
另外，热半模50和冷半模52中的至少一者(且优选为两者)优选包含至少一个存 储器装置76、 78以用于存储信息。所述存储器装置可位于所述半模内的凹穴中或所述 模具侧面上的模块内。像传感器66-74 —样，所述存储器装置和其物理连接适于承受严 酷的注射模制环境，且在此方面，所属领域的技术人员将容易了解，应参考半导体技术， 尤其是汽车和引擎管理型应用中所使用的那些技术。
每个半模中的存储器装置76、 78最终响应于机器控制器80，所述机器控制器80包 含合适的控制逻辑和专用管理功能。在此方面，虽然控制智能可均等地分布在整个系统 中，但是机器控制器80可使用局部微处理器82。
机器控制器80进-一步在操作上负责人机界面(HMI) 84，所述人机界面84向操作 者提供输入信息(通过键盘、触摸屏或可读数据输入装置86 (例如CD-ROM驱动器)) 和在合适的显示器88上观看/接收信息的能力。因此，可通过机器控制器80存取存储在 存储器装置76、 78中的信息，且通过所述系统内的总体控制智能进一步控制将信息存 储(即，写入)到存储器装置中。通过与机器控制器80合作，存储器装置76、 78因此 能够累积从局部传感器66-74或从其它感测源(例如，机器控制器)接收到的感测数据 的历史纪录。
可使用数字或模拟信号域且使用串行的、多路复用的或并行的信息传送机制通过场 总线89或类似物将存储器装置76、 78耦合到机器控制器80。同样地，可采用无线技术 (例如射频("RF")技术)来将存储器装置76、 78链接到机器控制器80，如功能天线 和RF块90所表示。
可通过任何合适的非易失性存储器存储技术(包含P-TAG、 Datakey和RS-485多点
技术)来实现所述存储器装置。在一个特定实施例中，可独立于传感器而使用并实施存 储器装置76、 78。可通过USB延长线连接和支持记忆棒与所述机器控制器之间的快速 串行接口的USB快闪存储器来实现存储器结构。因此，可通过熟练技术人员容易理解 的任何恰当技术(例如，以太网)来达成对所述存储器的远程或接口存取。视情况，机器控制器80进一步网络连接到数据库92，可通过调制解调器连接94到 达所述数据库。数据库92可位于用户场地且甚至位于分配给系统控制器的存储器内， 或者可在远程位于场所外，例如位于机器供应商处。数据库92含有所供应的机器和其 相关联(且优选经最优化的)操作参数的列表，可将其选择性地存取和下载到局部注射 模制机器10的机器控制器80。也可用来自注射模制机器10的操作信息和所感测到的测 量来周期性地更新所述数据库，因此允许对注射模制机器10或其特定组件所经历或其 中的操作条件进行离线分析。
在一个实施例中，芯片上存储器可仅包含网络地址指针，其允许在线连接到设置参 数的数据库，所述参数(通过下载到所述机器控制器)建立用于机器操作的基线。
在优选实施例中，因此将在热半模50和冷半模52中的存储器装置76、 78耦合在 一起。类似地，至于在所述模具外部的辅助装备(例如，机械手29或后模具冷却装置)， 可视情况将此辅助装备耦合到存储器装置76、 78，以接收所存储的关于组件设置或机器 配置的信息，包含时序和位置/臂定位信息，以达成特定部件的取出。通常，处于所述机 械手处的独立控制器96接收并解译从存储器装置76、 68接收的信息以控制所述辅助装 备的操作。当然，机器控制器80可提供对辅助装备的集中控制，只要通信路径(例如 共同总线结构)使存储器装置76、 78与机器控制器和辅助装备互连，如熟练技术人员 将容易理解。在此方面，在存储器装置76与微处理器102之间也因此可存在TCP/IP链 路(或其等效物)，虽然为清楚起见己从图2中省略去此直接且可选的连接。
在另一实施例中，视情况，热浇道54包含可耦合到机器控制器80的存储器芯片或 RF标记；将在适当时候描述此存储器芯片或RF标记的功能。
简要参考图3，多个传感器68-72个别耦合到数据(收集)接口 100，所述接口 100 提供到存储器装置76的通信路径。对所述存储器的存取由合适的控制器U列如通过数 据接口 IOO耦合到所述传感器的微处理器102)控制。通常，对微处理器102的存取通 过数字到模拟转换器104且视情况通过多路复用器106。如果所述微处理器在分布式控 制系统中，那么数据接口 100也提供到机器控制器80的信息耦合。
现转向本发明的各种优选结构实施例的功能操作，可以多种方式完成图2系统的功 能控制和设置。
首先，机器控制器80可通过其HMI84请求直接输入某些信息。举例来说，相对于 模具设置，本发明的优选实施例产生屏幕提示，所述屏幕提示请求关于待生产的模制部 件的部件参数。
第二，机器中的控制逻辑用以寻找且(如果可用)询问识别所述系统的子组件(例如模具、热浇道和堆叠)的系统配置的模内信息。在此情形中，应将"模内"信息理解 为是对将相关组件的操作数据存储在板上芯片中的机制的一般描述。同样地，术语"模 内"关于识别标记，所述识别标记识别特定部件、模具或机器且其由机器控制器用来给 包含与不同部件、模具和/或机器相关的许多配置文件的数据库(与机器控制器在一起或 远离机器控制器)中的专用配置文件加检索。
第三，所述机器控制器通过接收来自定位于战略位置处的传感器的感测信号而实时 监视所述机器的操作参数。在闭合回路配置中，所述系统控制器承担对机器操作条件的 动态调整。
为改进模具设置，本发明的优选实施例请求所需模制部件的各种物理参数的数据输 入。更具体地说，考虑预成型件的实例，用于HMI的(本发明优选实施例的)控制算 法提示机器操作者输入所述预成型件的特定区域的重量和厚度测量值。厚度测量值至少 为最大厚度测量值。至于所述区域，可使用任何数目和粒度，但是优选的是获得浇口区 域、螺纹或颈区域和介于浇口与颈部之间的中间(大致为圆柱形)主体区域的重量和厚 度测量。可以表格形式输入此信息，或另外将其直接输入到产生于显示器88上的所述 预成型件的代表或简化图像上，如图4所示。
视情况，用于HMI的控制算法另外请求关于浇口直径(熔化物通过所述浇口注射 到模腔中)、模制部件的总长度和预成型件的其它重要尺寸(例如螺纹的外径)的信息。 另外，优选需要机器操作者输入有限的相关过程的机器参数，包含射出缸活塞的直径和 模具中的模腔数目。虽然本发明的控制算法可应用平均密度，但也优选对于给定操作温 度和压力获得树脂密度。同样，可选择将注射压力的优选操作标准输入或下载到HMI 中。通过对机器的一般和特定设置和配置的更多认识，更好地放置控制算法和系统控制 器以界定初始模具和机器设置点，从而使所述系统处于更近似于最佳或优选操作状态的 初始操作状态。
由于冷半模的冷却效率受到其冷却电路与树脂温度之间的温度差异的影响，因而所 述算法视情况也可补偿变化的冷半模操作温度，虽然冷却电路温度通常在约5'C与25°C 之间的有限范围内，且因此当在注射点的熔化树脂的温度的情形下考虑时具有最小的影 响。
数据输入可限于组件身份，如果此组件身份是由机器控制器用来获得对特征化所述 组件操作参数的查找表的存取。
已知上文经识别的数据，控制算法在计算填充轮廓时，在各种区域(具有不同的厚 度和儿何形状)之间应用加权因子，以补偿在这些变化的区域几何形状中出现的不同冷却和流量特征。更具体地说，本发明的一方面认识到，有利的是在模制部件(例如，预 成型件)内具有最小的诱发性应力且优选地不具有诱发性应力，且此外，存在来自模腔 的恒定排气。在此基础上，本发明的一方面期望达成恒定的填充速率，其中在预成型件 的每个区域几何形状中熔化物前沿(通过模腔行进)处于恒定的速度或流量。然而，在 初始设置之后，为达成或确保恒定流量，可能仍必须进一步改善一些处理参数(例如， 熔化物温度和注射活塞位置)以补偿系统不平衡，但是本发明已减少了可能需要通过反 复的修正过程解决的此类参数的数目和可能范围。因此，本发明使模具在减少的时间内 移向最优化设置，其中本发明利用由模具制造商所提供的指导来简化并可能消除反复的 改善过程。
所述算法(在机器控制器80内操作)因此计算填充轮廓，所述填充轮廓至少在第 一近似值上对应于模具的最佳填充轮廓。现在应了解，所述填充轮廓将包含用于以下各 项的操作设定点i)注射速率转变时间控制(当由机器逻辑进行速率到压力控制时)； ii)柱塞速度；和iii)何时会发生保持压力的转变。
所述控制算法优选计算额外机器操作的设定点，包含挤压机操作和冷却功能(两者 均在模具和后模具中)。
在本发明的替代实施例中，并非使操作者通过HMI 84将数据输入到机器控制器80 中，而是将所述模具中的存储器装置(或在各个半模中的存储器装置)配置为将模具配 置信息下载到机器控制器80。在此情形中，模具配置信息关于部件几何形状，且具体地 说，关于所需模制部件的物理参数(如上文指示)。下载可以是自动的，且由模具安装 和加电进行驱动，或由机器操作者的交互进行提醒。在优选实施例中，从载入到存储器 中的经存储的构造图式中直接获取预成型件信息，所述机器控制器包含从根据特定模板 生产的预成型件的电子构造图式中提取尺寸的宏指令。
一旦已完成下载，控制算法(在机器控制器中)便允许操作者修改某些操作条件， 尤其是关于机器操作的，例如树脂温度设定、活塞直径和类似物。已知模腔数目(其可 包含在保持于存储器装置中的存储数据中或另外方面由机器操作者输入)，所述算法便 能够计算并设定填充轮廓，且具体地说，计算并设定用于以下各项的操作设定点i)注 射速率转变时间控制(当机器逻辑执行速率到压力控制时)；ii)柱塞速度；和iii)何时 会发生保持压力的转变。 一旦计算得到，控制算法便将填充轮廓和操作设定点进行列表 或另外展示在HMI 84的显示器88上。
当制造组件(存储器装置与其直接相关联)时，初始存储己存储在存储器装置中的 信息。在例如冷半模、热浇道歧管或堆叠配置的所述组件的整修或转换的时刻，用包括部件参数的新技术数据更新所述存储器。
另外，受可用存储容量影响，存储器装置可包含用户指令手册和相关技术数据，其 可由机器控制器选择性存取以允许在HMI 84上显示参考文献。
一旦处于机器的操作环境中，控制算法便确保在机器控制器内局部存储存储器中的 数据备份。在断电时，虽然并不必需，但优选进行模具与芯片之间的数据同步，所述同 步优选经配置为不会覆写用于随后将描述的历史评定目的的现有数据。
作为最低限度，存储器装置需要包含组件身份号码，所述身份号码允许机器控制器 交叉参考组件身份号码的数据库以获得技术上相关的配置信息。通过简单地以身份号码 (或识别号码的范围)标记所述组件，可在所述组件中限制存储器的信息等级和复杂性。 然而，以此方式的组件标记需要用交叉参考具有部件参数的组件号码的查找表来周期性 地更新系统控制器；此可通过将信息选择性下载到机器控制器(通过因特网)或通过周 期性发送给用户的CD-ROM来完成。换句话说，组件(例如，模具)号码提供辨识点， 其可被交叉参考到可用于机器控制器的操作参数的数据库中。或者，机器控制器可经配 置以允许机器操作者直接存取含有组件和其操作特征的列表的远程数据库，且接着下载 相关操作参数以允许控制算法计算设置。
或者，存储器装置可取代例如电子或RF标记的识别标记，所述标记可唯一地识别 相关联的组件。代替使用存储器装置，也可用含有可扫描到机器控制器中的条形码带来 完成标记。在最基础的形式屮，将组件部件号码手动输入到机器控制器中，借此将所述 部件号码交叉参考到机器控制器可存取的操作参数数据库中。
当对特定模具的机器设置作出任何修改时，此类修改存储在与所述机器控制器相关 联的存储器中。另外，通过使用模内存储器装置，经修正的且可能经手动最优化的机器 设定存储在位于模具组件或半模上或其中的存储器装置86中，从而允许机器设置配置 在模具或半模移动时被传送到不同的机器。
在所有情况下，不管是通过从模内存储器装置下载还是通过操作者提示的数据输 入，所述控制算法执行数据验证且界限检査以确保所接收的数据满足对用于模制机器的 控制算法和操作参数的信息要求。如果存在不一致性，或如果控制算法产生范围外的误 差，那么通过来自HMI 84的感测警报来通知机器操作者。将信息下载到模内存储器装 置视情况需要具有以验证密码形式的安全存取；此防止错误覆写或恶意篡改所存储的模 制信息。
本发明也涵盖基于相似机器的先前经历的机器设置；此需要使用査找表或直接输入 局部模制机器(新组件将安装到其中)的操作参数和设备说明书。在将关于所述模具或组件的参数信息输入到机器控制器中时，控制算法识别所推荐的机器设定(存储在所述 组件上的存储器装置中)与用户的局部模制机器的操作能力之间的不一致性。通过使用 通过HMI 84进行的手动输入或机器控制器可用的系统知识，控制算法识别引起操作偏 差的配置差异(尤其在设置方面)，且提供用于基于类似系统的外推或设计的机器处理 特征(在可存取的查找表或转换计算中提供)的设置转换的选项。
以更特定的实例来说明，将具有相关联存储器芯片(即，模内存储器)的新模具安 装到用户机器中，所述芯片支持最优化的操作过程设定数据和机器配置数据。通过根据 用户机器的配置而变化(例如，夹钳尺寸和射出缸是不同的)的测试台上配置的最优化 过程数据，控制算法使用基于用户机器参数和特征的一组等式或査找数据将测试台最优 化数据转换为用户机器最优化数据。因此将在用户机器中新模具的填充轮廓和设定点控 制修改为经最优化的设置(在第一近似值上)。或者，控制算法可存取机器配置的数据 库，以识别最相似于用户机器的较早配置。 一旦已识别出类似机器，由用户机器的控制 算法进行设置便基于较早的但类似的机器的机器设置。如果在测试台设置与用广机器之 间存在基本的不兼容性(如由系统组件中的显著变化所识别)，那么所述控制算法产生 通过HMI 84而呈现的合适警报。
受可用存储器存储容量影响，模内存储器可视情况包含对服务历史的存取，所述服 务历史包含特定针对模具或'-般针对模具类型的维护记录。
在完全经感测的系统屮，机器控制器80经配置以通过信息同步交换来询问各种系 统组件，以了解哪些组件和哪些操作参数连接到所述系统。所述机器控制器因此选择性 存取与特定系统组件(例如冷半模、热半模或堆叠)永久相关联的存储器装置，以获得 在其设置控制算法中用于后续计算目的的必需配置数据。
在另 一 实施例中，系统中每个主要组件以电子方式加以标记以允许系统控制器询问 系统内所有组件来识别操作参数。如果机器控制器不能建立有效的数据验证或"同步交 换"，那么机器控制器可默认为手动设置配置。
在经感测的系统中，随着时间流逝，可通过监视并记录传感器输入而获得其它益处。 位于模制机器中或其上(尤其在模具或压板中)的多个传感器66-74累积被传送或存储 在存储器中的机器操作数据以用于后续的统计分析。可通过技术员经由HMI获得对存 储信息的存取，或另外通过将所存储的历史机器性能信息下载到场地外位置(例如，制 造商的服务设施)，来作出所述分析。通过从多个机器或模具获得历史数据，机器制造 能够识别在其整个产品平台上的性能趋势，且能够采取恰当的设计改变，尤其以解决由 于反复性问题引起的服务问题。另外，如将容易理解，所感测的环境支持操作机器过程的闭合回路控制。
另外，本发明的优选实施例使用传感器66-74来监视并支持记录个别循环参数，例
如
i) 模具(或特定模具组件)所执行的循环数目；
ii) 最大和平均所施加合模力；
iii) 平均和最小循环时间；
iv) 射出速度；
v) 半模和组件的各种部件(包含熔化物分布系统，例如浇道系统)中所经历的平 均、最大和最小温度；和
vi) 其它机器和模具事件，例如警报。
基于先前历史，服务技术员能够评估机器是否已在规格内操作和机器在哪个时期操作。
所感测的循环信息存储在与系统控制器80相关联的存储器中，优选地通过用最新 数据连续更新所计算的平均值和绝对测量值来存储所述循环信息，从而限制存储器的总 大小。
由于传感器监视，本发明的优选实施例具有经配置以报告(在HMI处和远程服务 屮心处)组件的即将发生的或实际的故障的机器控制器。服务中心的服务技术员可用与 可能的问题相关的信息即吋对服务进行调度，从而改进对用户的服务支持。
优选地用所有新模具组件和相关操作参数定期更新集中数据库(例如图2的数据库 92)，以支持完全了解的技术平台的发展。认识到组件能力，可将增加的智能添加到模 制机器的控制逻辑以利用所累积的历史知识且通过提供(系统控制器的)远程系统控制 和过程再最优化来最优化组件性能。
通过可写入的存储器装置，可视情况将机器控制器配置为将机器号码写入到存储器 装置中以提供模制移动的历史踪迹。为确保数据保持更新，机器控制器进一步经配置为 在机器设置或模具安装到压板中时对用户进行提示，借此将某些信息输入到控制器中并 将其下载到与模具组件(例如，冷半模或热浇道或机械手)相关联的存储器。
为解决组件非兼容性(以及在模具设计中知识产权的可能伪造和剽窃)的可能问题， 本发明的优选实施例使机器控制器与位于模具的热半模50和冷半模52两者中的存储器 芯片合作。在没有接收到建立组件兼容性和来源的验证码的情况下，完全禁止模具操作 或限制到基本的功能，例如以确保不存在模具/机器损坏。或者，如果不存在辨识，那么 机器控制器可经配置以产生报告且视情况发送报告，以指示所述模具正被可疑的赝品或复制品使用。在某些实例中涵盖可能需要一直使特定的热半模与特定的冷半模相关联 作为配对，借此经唯一编码和互补的身份才一起操作。
在本发明的另一方面中，由于压力传感器的位置在模具表面上、在堆叠组件内和/ 或相对于压板和连接杆的力闭合路径，所以涵盖了所施加夹持闭合合模力的微处理器控 制。更具体地说，本发明不是在注射循环的持续时间的实质部分形成完全闭合合模力， 而是涵盖(通过控制液压活塞或其功能等效物)对夹持压力的动态的闭合回路控制，以 调整所述夹持压力来反映(即等于且优选稍微超过)瞬时注射压力。优选地，将安全裕 度(可能约2%到10%之间但至少不多于约25%到50%的过压力)优选地建构到所述 系统中，以确保获得且保证有效的模具闭合。以此方式，优选实施例的系统消耗较少功 率且组件磨损得以减少。可通过表面安装的传感器并通过测量液压和/或模腔压力来达成 压力感测。或者，或另外，所述系统也可监视模具移动(且具体地说，模具和连接杆位 置)。
参考图5，说明所施加合模力随时间的曲线图表示。在此图式中，展示两个替代性 方法，第一方法模拟注射压力随时间的曲线，借此所施加的合模力根据闭合回路控制(通 过恰当定位的压力传感器的感测和测量达成)而随时间变化。
第二方法注重预存储或历史累积的注射压力信息，且代替改变所述合模力，而施加 恒定合模力。然而，第二方法不是施加可由夹持组合件形成的所有可用合模力，而是注 重在模具屮经历的最大所记录/可能的注射压力(如存储在与特定模具配置相关联的查找 表中)且接着将此最大压力提升约2%与10%之问的安全裕度，从而识别经最优化的合 模力。机器控制器接着使得施加对应于经最优化的合模力的恒定所施加合模力(实质上 仅在注射和保持循环期间)。
此外，通过使用存储器芯片(除所施加合模力的闭合回路控制以外)，可用所述模 具来存储所述系统的特定配置的预定压降模型。结果，通过询问所述存储器，可存取合 模力施加轮廓并将其作为控制参数载入到控制系统中。同样，通过此时使用经模型化的 合模力曲线(其本身可基于不同模具类型和成腔的源自经验的结果)，相对于注射和保 持循环进行动态合模力控制，从而减少施加在模具组件上的平均压力。
总而言之，相对于施加的合模力，传感器和/或存储器芯片允许机器控制器施加i) 基于压力测量值的最小闭合合模力；或ii)基于模具或模制物件的所测量的物理参数随 时间改变闭合合模力。
由于机器控制器最终负责机器控制，因而优选的是所有存储器装置和辅助控制器均 响应于所述机器控制器，从而确保达成单一点写入功能。给出以上描述，且在本发明范围内可作出细节上的修改。 举例来说，尽管优选实施例已集中于在多模腔预成型件制造环境中实施本发明，但本发 明可同样应用于其它技术中，其中模具座(与部件相关联，例如在触变模制环境中)可 随着时间在许多具有稍微不同的系统配置的机器之间互换。类似地，尽管优选实施例涵 盖模制环境为PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)，但本发明可应用于其它用于塑料和金属 的模制环境，例如分别为聚碳酸酯和触变模制。
尽管在互补意义上操作存储器和传感器装置是有利的，但将了解本发明关于在任何 前述设置程序中使用存储器(或将组件识别信息输入到机器控制器中)的概念可独立于 基于传感器的系统来实施。
尽管优选实施例已集中详细解释模具的热半模和冷半模，但本发明也可用于并应用 于例如机械手的其它系统组件中。
权利要求
1.一种注射模制机器，其包括人机界面，其经配置以提供所述注射模制机器的状态的图像表示；机器控制器，其经配置以(i)提供所述注射模制机器的操作控制，(ii)可操作地耦合所述人机界面，所述机器控制器具有(i)机器控制器处理器，和(ii)与所述机器控制器处理器耦合的机器控制器存储器；注射单元，其经配置以塑化和注射模制材料；连接杆夹持机构，其与所述注射单元相关联；模具组合件，其由所述连接杆夹持机构支持，所述模具组合件与所述注射单元耦合，所述模具组合件适于从所述注射单元接收所述模制材料，使得模制物件可被模制，且所述模具组合件包括模具组合件体；和模具存储器装置，其与所述模具组合件体耦合，所述模具存储器装置可由所述机器控制器读取，且所述模具存储器装置包括与所述模具组合件相关联的数据。
2. 根据权利要求1所述的注射模制机器，其中所述数据包括模具设置数据，其与所述模具组合件中的待模制的所述模制物件相关联。
3. 根据权利要求1所述的注射模制机器，其中，所述数据包括模具设置数据，其与所述模具组合件中的待模制的所述模制物件相关联，且所述 模具设置数据依据多个具有不同厚度和几何形状的区域而界定所述模制物件。
4. 根据权利要求1所述的注射模制机器，其中，所述数据包括模具设置数据，其与所述模具组合件中的待模制的所述模制物件相关联，且所述 模具设置数据依据多个具有不同厚度和几何形状的区域而界定所述模制物件，且 所述模具设置数据包括多个加权因数，其经设计以至少部分补偿所述模制物件内的不同冷却和流量特 征。
5. 根据权利要求l所述的注射模制机器，其中，所述数据包括-模具设置数据，其与所述模具组合件中的待模制的所述模制物件相关联，所述模 具设置数据依据多个具有不同厚度和几何形状的区域而界定所述模制物件，且所 述模具设置数据依据所述多个区域中的每一者的填充速率而界定所述模制物件， 且所述填充速率针对预期在所述多个区域中每一者内流动的熔化物前沿界定实 质上恒定的速度或流量。
6. 根据权利要求1所述的注射模制机器，其中，所述数据包括模具配置信息，且所述机器控制器基于所述模具配置信息，允许操作员修改与机 器操作相关联的被选操作条件。
7. 根据权利要求1所述的注射模制机器，其中，所述数据包括技术数据，其与所述模制物件相关联。
8. 根据权利要求1所述的注射模制机器，其中，所述数据包括用户指令手册，其通过所述机器控制器存取，以允许在所述人机界面上显示所述 用户指令手册。
9. 根据权利要求1所述的注射模制机器，其中，所述数据包括组件身份号码，其经配置以允许所述机器控制器交叉参考具有组件身份号码的数 据库，以获得配置信息。
10. 根据权利要求1所述的注射模制机器，其中，所述数据包括组件身份号码，其提供辨识点，所述辨识点可被交叉参考到可用于所述机器控制 器的操作参数的数据库中。
11.根据权利要求1所述的注射模制机器，其中， 所述数据包括条形码带，其识别与所述模具存储器装置相关联的组件。
12. 根据权利要求1所述的注射模制机器，其中，所述数据包括验证码，其建立组件的兼容性和来源，模具操作可被启用。
13. 根据权利要求1所述的注射模制机器，其中，所述数据包括预定压降模型，其用于所述注射模制机器的配置。
14. 根据权利要求1所述的注射模制机器，其中，所述数据包括指示，其指示所述机器控制器是否可应用以下中的任一者(i)基于压力测量值 的最小闭合合模力，和(ii)基于模具或者所述模制物件中任一者的所测物理参数 随时间改变闭合合模力。
15. 根据权利要求所述的注射模制机器，其中，所述数据包括包含以下至少 一 者相关的信息用于待模制的所述模制物件的填充轮廓；和用于所述模具的操作设定点。
16. 根据权利要求1所述的注射模制机器，其中，所述模具组合件体包括与所述模具存储器装置耦合的模具。
17. 根据权利要求1所述的注射模制机器，其中，所述模具组合件体包括与所述模具存储器装置耦合的热浇道。
18. 根据权利要求1所述的注射模制机器，其中，所述模具存储器装置包括 电子存储器；数据界面，其与所述电子存储器耦合，且经配置耦合所述机器控制器；和 存储器装置微处理器，其与所述数据界面耦合。
19. 根据权利要求所述的注射模制机器，其进一步包括，模具传感器，其与所述模具组合件体耦合，所述模具传感器与所述模具存储器装 置耦合，所述模具存储器装置经配置以存储由所述模具传感器提供的数据，所述 模具传感器经配置以测量与所述注射模制机器的模具操作相关联的可变参数。
20. 根据权利要求1所述的注射模制机器，其中所述机器控制器经配置以与数据库通信，且所述数据库包含与所述注射模制机器相关联的操作参数；所述数据包括网络地址指针，所述网络地址指针可被所述机器控制器使用以存取位于所述数据库的设置参数。
21. 根据权利要求1所述的注射模制机器，其中所述数据包括识别所述模具组合件的识别标记。
全文摘要
本发明提供一种智能模制系统(图2)，其利用与模制环境或特定模具(50、52)直接关联的数据。通常本地存储在模内存储器装置(76、78)中或经由HMI(86)输入的可存取数据识别与模具设置和机器操作密切相关的参数。在接收到此类数据时，机器控制器(80)操作以将模制机器(10)配置为由被认为是接近模具的最佳操作条件的数据界定的初始设置。模具设置数据可包含与模制物件的填充轮廓相关的信息，所述模制物件被分割成具有不同厚度和几何形状的不同区域。各个区域的加权因数补偿不同的冷却和流量特征。存储器(76、78)也可用于存储与模具操作、设定和警报相关的历史数据。
文档编号B29C45/76GK101602244SQ20091015158
公开日2009年12月16日 申请日期2005年9月27日 优先权日2004年10月19日
发明者布鲁斯·C·迪尔林, 斯特凡诺·M·萨杰塞, 约翰·P·奎尔 申请人:赫斯基注射器成型系统有限公司