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產能的智慧哲學–智慧化流動平衡系統

多模穴射出成型廣為業界應用,具有提高生產效率與降低生產成本的優點,但常因模穴熔膠充填不平衡現象,導致短射、翹曲、收縮等缺陷,造成產品良率降低與產品開發時間增加等問題。

而造成多模穴熔膠流動不平衡的現象,主要原因來自於模具加工、組裝精度不佳或熔膠在流道的流變特性等問題,在設備方面,油壓射出成型機工作油的壓縮性、軟硬管的配置與液壓元件的洩漏量易導致難以精準控制射出量,在生產高精密度的產品受到極大限制。有鑑於此,富強鑫發展「智慧化流動平衡系統」,可搭載於全系列機台,輔助達到即時監控、快速反應之製程需求,促使塑橡膠設備朝向節能化與智能化的趨勢。


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系統架構簡介
各模穴內部對應位置埋設溫度感測器,透過感測器擷取熔膠充填階段訊號,當熔膠流動不平衡時,所有模穴的熔膠抵達溫度感測器的時間不一致(圖1),其時間差異稱為時間差,將所擷取時間差訊號透過智慧化流動平衡控制系統計算熱澆道溫度補償數值,達到各穴流動平衡狀態(圖2)。

圖1-熔膠抵達溫度感測器時間差示意圖 圖2-系統架構圖

流動平衡系統,替您全面監控
線上產品品質監視系統:
◎模穴感測器精準掌控不良品成型動態,預防不良品流出
◎監視系統輔助成型參數調整,提升試模作業效率

線上智慧化流動平衡控制技術:
◎掌握各模穴流動波前差異,熱澆道溫度自動補償,達到熔體流動波前平衡狀態◎提高各穴產品品質的一致性
◎系統長時程監視與調控,實現無人化生產管理

智慧化流動平衡模組監控系統:
◎外掛式/內建式系統,不受限各廠牌射出機,靈活搭配使用

模穴品質訊號與成型參數紀錄與儲存:
◎提供醫療、食品包裝與汽機車零配件等產業,建立產品品質履歷與認證系統

系統實機測試與結果

圖3-測試模具(4穴方形蓋模具圖) 圖4-方形蓋實體圖



首先將熱澆道系統初始溫度設定230度與射嘴溫度一致,以無法則方式運行數十個模次後,並啟動法則採用4穴熔膠流動時間平均值為目標進行收斂測試。系統實機測試結果顯示,未啟動法則時間差帶寬約0.042秒,第10模次後啟動法則,運行數個模次後各穴時間差達到最佳收斂效果,時間差帶寬約0.02秒,降低各穴熔體流動差異50%(如圖5)。


圖5-智慧化流動平衡系統人機介面-時間差收斂曲線圖

為驗證此系統可提升重量穩定度效果,故進行100模次成品重量穩定度測試,前50模次為未啟動法則狀態重量,後50模次為啟動法則狀態重量(如圖6),測試結果顯示,各模次成品重量誤差降低81.7%,各模穴成品重量誤差降低30.8%,證實啟動智慧化流動平衡系統後可使重量穩定度趨於穩定狀態。

圖6-智慧化流動平衡系統-100模次成品重量穩定度

此案例透過FCS全電式射出成型機精準控制加料量與射出量,以「智慧化流動平衡系統」,即時監控熱澆道溫度的自動補償改善流動不平衡現象,提升塑品品質穩定生產為客戶所需之目標,並可進行不良品篩選監控達到無人化射出成型作業,為客戶提供高效率穩定生產及降低工時與成本之附加價值。

得獎紀錄
◎「全電式射出成型機暨智慧化流動平衡模組之工業4.0解決方案」榮獲2017塑料行業榮格技術創新獎。
◎榮獲2016年「研究發展創新產品競賽」智動化塑橡膠成型機械及週邊設備類-優等獎。


 
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