TWI608879B - 鍛造成型機、其調機管控模組、鍛造調機方法、內儲程式之電腦程式產品及電腦可讀取記錄媒體 - Google Patents

Description

鍛造成型機、其調機管控模組、鍛造調機方法、內儲程式之電腦程式產品 及電腦可讀取記錄媒體

本發明係關於一種自動化設備及其調修方法；特別是關於一種可於鍛造製程中適時提供調機建議的鍛造成型機、其調機管控模組、鍛造調機方法、內儲程式之電腦程式產品及電腦可讀取記錄媒體。

模塑成型技術係可利用模具內腔塑造產品之外型，如：利用壓模成型等方式形成工件，其中，壓模成型可使用於金屬加工之工件，利用一壓力源迫使模具擠壓金屬胚料，使金屬胚料形成特定外型，如：以沖壓或鍛造等技術形成特殊金屬工件外型等。

以鍛造技術為例，可利用成型機之模具分次錘擊或加壓胚料，使胚料逐次發生塑性變形，最終成為具有一定形狀和尺寸的工件，該工件可稱為鍛件(Forgings)。但需注意的是，模具經長期擊壓將會逐漸產生結構性改變，如：模具變形或破裂等，導致鍛件之構造或外型改變，造成產品不良率增加之情事，為克服此問題，逐漸發展出模具狀態監視技術，以便技術人員適時更換新模具，期能降低產品不良率。

為使產品符合預定規格，習知鍛造成型過程中，須由技術人員依據模具監視結果適時調整零件結構，以便改善鍛造產品之良率。尤其 是，當模具更新組裝後，由於新舊模具的受力狀態不盡相同，勢必需要歷經上述模具調整過程，使新舊模具的受力狀態盡量接近，期能順利產出品質一致的產品。惟，習知人工調機方法可能因為人為藏巧、誤記、主觀性及傳承落差等問題，易造成人為調機誤差，輕則延長調機時間，重則延誤量產時程，不可等閒視之。

有鑑於此，有必要改善上述先前技術的缺點，以符合實際需求，提升其實用性。

本發明係提供一種鍛造成型機，在模具受力狀態不符產品生產需求時，可自動輸出調機建議方案，供相關人員作為調機之參考。

本發明另提供一種調機管控模組，可自動輸出調機建議方案，供相關人員作為調機之參考。

本發明另提供一種鍛造調機方法，在模具受力狀態不符產品生產需求時，可自動產生調機建議方案，供相關人員作為調機之參考。

本發明再提供一種內儲程式之電腦程式產品及內儲程式之電腦可讀取記錄媒體，用以執行上述方法。

本發明揭示一種鍛造成型機，可包含：一模具，係於一時期經由一壓力傳遞途徑接受一壓力源，使一胚料鍛造成型；一壓感器，設置於該壓力傳遞途徑，用以感測該壓力傳遞途徑於該時期的壓力變化幅值，該壓力變化幅值隨時間形成具有n個峰值的一曲線，n≧1；及一控制器，電連接該壓感器，該控制器讀取一時變幅限區間作為該模具於該時期的壓力限值，依據該n個峰值之發生時間劃分(n+1)個時段，判斷該等時段內的壓力變化幅值是否介於該時變幅限區間，若判斷為是，輸出一正常代碼，若判斷為否，依據該壓力變化幅值非介於該時變幅限區間的時段組成之型態輸出一調機代碼。

本發明另揭示一種調機管控模組，可包含：一壓感器，用以感測一壓力傳遞途徑的壓力變化幅值，該壓力變化幅值隨時間形成具有n個峰值的一曲線，n≧1；及一控制器，電連接該壓感器，該控制器讀取一時變幅限區間，依據該n個峰值之發生時間劃分(n+1)個時段，判斷該等時段內的壓力變化幅值是否介於該時變幅限區間，若判斷為是，輸出一正常代碼，若判斷為否，依據該壓力變化幅值非介於該時變幅限區間的時段組成之型態輸出一調機代碼。

本發明另揭示一種鍛造調機方法，可用於一鍛造成型機，於一時期產生一壓力源經由一壓力傳遞途徑對一模具施壓，使一胚料鍛造成型；感測該壓力傳遞途徑於該時期的壓力變化幅值，該壓力變化幅值隨時間形成具有n個峰值的一曲線，n≧1；及讀取一時變幅限區間作為該模具於該時期的壓力限值，依據該n個峰值之發生時間劃分(n+1)個時段，判斷該等時段內的壓力變化幅值是否介於該時變幅限區間，若判斷為是，輸出一正常代碼，若判斷為否，依據該壓力變化幅值非介於該時變幅限區間的時段組成之型態輸出一調機代碼。

所述時變幅限區間係由一上限曲線及一下限曲線組成的幅值間距；所述壓力變化幅值非介於該時變幅限區間的時段組成之型態包含該壓力變化幅值大於該上限曲線之值的時段及該壓力變化幅值小於該下限曲線之值的時段形成的所有排列組合中的一個；所述控制器可電連接一人機介面；所述控制器可輸出該調機代碼及該正常代碼至該人機介面；所述控制器可依據該調機代碼產生一調機訊息，並輸出該調機訊息至該人機介面；所述鍛造成型機可包含一驅動模組，該驅動模組連結該模具，該驅動模組電連接該控制器，該控制器可輸出一驅動訊號至該驅動模組，使該驅動模組產生該壓力源；所述模具可含有一動模及一定模，該驅動模組可由一偏心輪經一連桿及一滑塊連結該動模，使該動模沿一軸向朝向該定模移 動；所述連桿及滑塊可形成該壓力傳遞途徑；所述壓感器可嵌設於該連桿或滑塊；所述控制器可為一微控制器、一數位訊號處理器、嵌入式系統或工業電腦。藉此，可自動監管該模具的壓力分布型態，於該壓力分布型態不利於產品量產時，可即時產生該調機訊息，供現場人員作為設備停機時調整機構之參考依據。

本發明揭示之內儲程式之電腦程式產品及內儲程式之電腦可讀取記錄媒體，當用於鍛件成型作業之控制器載入該程式並執行後，可完成上述方法。藉此，可便於使用、移植或執行上揭方法，有利於廣泛運用於各式鍛造成型機。

上揭鍛造成型機、調機管控模組、鍛造調機方法、內儲程式之電腦程式產品及電腦可讀取記錄媒體，可自動感測該壓力傳遞途徑於該時期的壓力變化幅值，判斷該等時段內的壓力變化幅值是否介於該時變幅限區間，若判斷為「是」，輸出該正常訊息，若判斷為「否」，依據該壓力變化幅值非介於該時變幅限區間的時段組成之型態輸出該調機代碼及調機訊息，即時提供現場人員做為調機所需的客觀參考依據，可避免人員經驗傳承及人為誤失影響產程，特別適用於提升模具更新後的調機效率，可以達成「提升調機效率」、「強化調機技能」及「縮短試誤時間」等功效，可應用於自動化生產鍛造製品之場合，進一步提升相關產品之產值。

1‧‧‧模具

1a‧‧‧動模

1b‧‧‧定模

2‧‧‧壓感器

3‧‧‧控制器

4‧‧‧人機介面

5‧‧‧驅動模組

51‧‧‧偏心輪

52‧‧‧連桿

53‧‧‧滑塊

54a‧‧‧第一調整組件

54b‧‧‧第二調整組件

C‧‧‧曲線

C0,C1‧‧‧線段

G‧‧‧時變幅限區間

M‧‧‧胚料

S0,S1‧‧‧時段

T1‧‧‧上限曲線

T2‧‧‧下限曲線

Y‧‧‧調機管控模組

第1圖：係本發明之鍛造成型機實施例之功能方塊圖。

第2圖：係本發明之壓力變化幅值形成的曲線、時變幅限區間及其上限曲線、下限曲線之示意圖。

第3圖：係本發明之驅動模組的作動示意圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明全文所述之方向性用語，例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。

本發明全文所述之「鍛造」(Forging)，係金屬壓力加工方法之一，指利用壓力改變金屬原料形狀，以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸之工件的一種加工工藝，依據加工時的工件溫度可分為熱鍛、溫鍛及冷鍛等，例如：在適當溫度下，將胚料用習知成型機等錘擊或加壓，使胚料逐次發生塑性變形，最終成為具有一定形狀和尺寸的工件，該工件可稱為鍛件(Forgings)，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

本發明全文所述之「受壓過程」，係指模具接受一壓力源施壓自開始至結束之過程，如：利用動力元件對模具產生壓力時，該模具與動力元件相互接觸至彼此分離，使該模具感測到的壓力值大於一閥值(如：0)的時間差，惟不以此為限，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

請參閱第1圖所示，其係本發明之鍛造成型機實施例之功能方塊圖。其中，該鍛造成型機可包括一模具1、一壓感器2及一控制器3，該模具1可設置該壓感器2，用以感測該模具1的壓力變化，該壓感器2可電連接該控制器3，當該模具1的壓力分布型態不符生產製程所需時，如：該鍛造成型機更新該模具1等，該控制器3可依據該模具1於鍛造工件過程中的壓力變化，而適時輸出一調機建議方案，供技術人員做為調機之參考依據。以下舉例說明其實施態樣，惟不以此為限。

請再參閱第1圖所示，該模具1可為習知鍛造用模具，該模具1可於一時期(如模具受壓過程經歷的時期)經由一壓力傳遞途徑接受一壓力源，如：利用習知動力產生模組對該模具1施予的錘擊或加壓力道，使該模具1對內部胚料進行擠壓，用以鍛造成型一鍛件，如：螺絲或螺帽等產品，惟不以此為限。

請再參閱第1圖所示，該壓感器2可為習知壓電感測元件，如：壓感陶瓷感應器等，該壓感器2可設置於該壓力傳遞途徑，如：該壓感器2可嵌設於該模具1周圍連結的構件等，用以感測該壓力傳遞途徑於該時期的壓力變化幅值，該壓力變化幅值可用於對應呈現該模具1的受力狀態，該壓力變化幅值隨時間形成具有n個峰值的一曲線C(如第2圖所示)。其中，由於該模具1被施壓的過程會經歷〝模具受力開始擠壓〞、〝胚料受壓產生形變〞、〝擠壓力道逐漸緩釋〞等變化，故，該曲線C應可具有n個峰值，n≧1，在此例中，係以n=1作為實施態樣說明，惟不以此為限。

在上述產品的量產過程中，若該模具1的受力狀態符合產品生產需求，則該曲線C具參考價值可被收集，以便利用大量數據找出最佳的受力狀態，用於快速量產具相同品質的鍛件產品，例如：如第2圖所示，每次產品生產合格時可收集一筆曲線C，當收集到具統計意義的數據時，即可用以分析歸納出合格產品之受力狀態的一上限曲線T1及一下限曲線T2，該上限曲線T1及下限曲線T2的幅值間距可共同組成一時變幅限區間G，用於界定合格產品應具備的模具合理受力範圍。其中，不同產品對應的上限曲線T1、下限曲線T2及時變幅限區間G可儲存於一資料庫(如：雲端資料庫等)或可供該控制器3存取資料的內建記憶體等，該資料庫或記憶體亦可儲存其他有利於進行相關作業的資料，如：調機代碼及調機訊息等，以利做為後續製程調機參考之依據。

請再參閱第1及2圖所示，該控制器3可為具有信號處理、 儲存及產生功能的裝置，如：微處理器(MCU)、數位訊號處理器(DSP)、嵌入式系統(Embedded System)或工業電腦(IPC)等，該控制器3可內建一控制邏輯(如軟體程式、硬體電路或其組合)，該控制器3可由該壓感器2接收該曲線C，該控制器3可讀取該時變幅限區間G作為該模具1於該時期的壓力限值，依據該n個峰值之發生時間劃分(n+1)個時段(如第2圖之S0、S1)，判斷該等時段內的壓力變化幅值是否介於該時變幅限區間G，若判斷為「是」，該控制器3可輸出一正常代碼(如：0x00)，若判斷為「否」，該控制器3可依據該壓力變化幅值非介於該時變幅限區間G的時段組成之型態輸出一調機代碼，其中，該壓力變化幅值非介於該時變幅限區間的時段組成之型態包含該壓力變化幅值大於該上限曲線之值的時段及該壓力變化幅值小於該下限曲線之值的時段形成的所有排列組合中的一個，用以設定該調機代碼，如：0x01、0x02、…，供技術人員取得對應的一調機訊息，如：利用查閱技術手冊方式取得，作為進一步調整該鍛造成型機的結構，以修正該模具1之壓力分佈型態的參考。

請再參閱第1圖所示，該鍛造成型機還可包括一人機介面4，如：觸控螢幕等，該人機介面4可電連接該控制器3，該控制器3亦可讀取該調機訊息與調機代碼的對應關係，該控制器3可依據該調機代碼自動查表產生一調機訊息，並可輸出該正常代碼、調機代碼及調機訊息至該人機介面4，該人機介面4可直接播放該調機訊息，如：畫面、文字、聲音或其結合內容，供技術人員即時調整該模具1之壓力分佈型態。

請再參閱第1圖所示，該鍛造成型機還可包括一驅動模組5，如：習用鍛造成型之模具驅動模組，該驅動模組5可連結該模具1，且該驅動模組5可電連接該控制器3，該控制器3可輸出一驅動訊號至該驅動模組5，使該驅動模組5對該模具1產生該壓力源，例如，請見第3圖所示，該模具1含有一動模1a及一定模1b，如：形成一動模端腔室的動 模1a、形成一定模端腔室的定模1b等，該動模1a與定模1b可先經過對位校準過程；另，該驅動模組5可由一偏心輪51經一連桿52及一滑塊53連結該動模1a，使該動模1a沿一軸向朝向該定模1b移動，該連桿52及滑塊53可形成上述壓力傳遞途徑，該壓感器2可嵌設於該連桿52或滑塊53，該動模1a與定模1b之間具有一成型空間可容置一胚料M，該胚料M可受該動模1a與定模1b擠壓而鍛造成型，該動模1a可經由一第一調整組件54a(如可斜移之斜墊等)微調裝設態樣，該定模1b可經由一第二調整組件54b(如可平移之後托螺桿等)微調裝設態樣，用以調整鍛造成型產品之不同部位的構造(如長度、厚度或大小等)，該驅動模組5之內部零件可經調整而改變模具的受力狀態，該零件的結構型態可依需求加以改變，其係所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。以下舉例說明該鍛造成型機實施例的使用情況，惟不以此為限。

請一併參閱第1至3圖所示，該鍛造成型機實施例可使用於製造任何鍛件，以金屬螺絲為例，該模具1包含可鍛造螺絲外型之動模1a及定模1b，若該模具1的受力狀態已經適當調整，使該鍛造成型機足以生產合格的螺絲產品，則該控制器3可設定一生產模式，用於量產螺絲產品，並可紀錄每次生產過程的曲線C，作為分析歸納該產品之上限曲線T1、下限曲線T2及時變幅限區間G之依據。另一方面，若該模具1的受力狀態顯需調整方可生產合格的產品，如：剛更新模具後，則該控制器3可設定一調機模式，用以讀取適用於螺絲生產的上限曲線T1、下限曲線T2及時變幅限區間G(如第2圖所示)，並利用該驅動裝置5對該模具1施予壓力源，以及，由該壓感器2感測該模具1的壓力變化產生該曲線C(如第2圖所示)，該控制器3可依據該曲線C的n個峰值之發生時間劃分數個時段(如第2圖所示之S0、S1)，該曲線C可分為數個線段(如第2圖所示之C0、C1)，該控制器3可判斷該等時段內的壓力變化幅值與該時變幅限 區間G是否相符合，作為是否輸出該調機代碼、調機訊息之依據。藉此，可自動監管該模具的壓力分布型態，於該壓力分布型態不利於量產時，可即時產生該調機訊息，供現場人員作為設備停機時調整機構之參考依據。

舉例而言，該調機訊息範例可如下表一所示，惟不以此為限。

請再參閱第1圖所示，本發明上述壓感器2及控制器3可整合為一種調機管控模組Y，該調機管控模組Y之控制器3可電連接該壓感器2，該調機管控模組Y之控制器3還可電連接上述人機介面4，該壓感 器2、控制器3及人機介面4之實施態樣已說明如上，在此不再贅述。藉此，可利用該調機管控模組Y替換習知鍛造成型機之控制組件，使習知鍛造成型機具備上述產生調機訊息功能，以降低設備功能更新的成本。

請再參閱第1至3圖所示，本發明另揭示一種鍛造調機方法，可適用於各式鍛造成型機，該方法之步驟可包含：於一時期產生一壓力源經由一壓力傳遞途徑對一模具施壓，使一胚料鍛造成型；感測該壓力傳遞途徑於該時期的壓力變化幅值，該壓力變化幅值隨時間形成具有n個峰值的一曲線，n≧1；及讀取一時變幅限區間作為該模具1於該時期的壓力限值，用以判讀該曲線隨時間變化的壓力變化幅值合限與否，依據該n個峰值之發生時間劃分(n+1)個時段，判斷該等時段內的壓力變化幅值與該時變幅限區間是否相符合，若判斷為是，輸出一正常代碼，若判斷為否，依據該壓力變化幅值不符該時變幅限區間的時段組成之型態輸出一調機代碼。在此例中，其實施態樣以說明如上述鍛造成型機實施例，在此容不贅述。

此外，本發明上述方法實施例還可利用程式語言(Program Language，如：C++、Java等)撰成電腦程式，其程式碼(Program Code)的撰寫方式係熟知該項技藝者可以理解，可用以產生一種內儲程式之電腦程式產品，當電腦(如：用於執行鍛件成型作業之控制器)載入該程式並執行後，可完成本發明上述方法實施例。

另，上述電腦程式產品還可儲存於一種內儲程式之電腦可讀取紀錄媒體，如：各式記憶卡、硬碟、光碟或USB隨身碟等，當電腦載入上述程式並執行後，可完成本發明上述方法實施例，作為鍛造成型機之軟硬體協同運作的依據。藉此，可便於使用、移植或執行上揭方法，有利於廣泛運用於各式鍛造成型機。

藉此，上述實施例可自動感測該壓力傳遞途徑於該時期(即 模具之受壓過程)的壓力變化幅值，判斷該等時段內的壓力變化幅值是否介於該時變幅限區間，若判斷為「是」，輸出該正常訊息，若判斷為「否」，依據該壓力變化幅值非介於該時變幅限區間的時段組成之型態輸出該調機代碼及調機訊息，即時提供現場人員做為調機所需的客觀參考依據，可避免人員經驗傳承及人為誤失影響產程，特別適用於提升模具更新後的調機效率，可以達成「提升調機效率」、「強化調機技能」及「縮短試誤時間」等功效，可應用於自動化生產鍛造製品之場合，進一步提升相關產品之產值。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧模具

2‧‧‧壓感器

3‧‧‧控制器

4‧‧‧人機介面

5‧‧‧驅動模組

Y‧‧‧調機管控模組

Claims (19)

1. 一種鍛造成型機，包含：一模具，係於一時期經由一壓力傳遞途徑接受一壓力源，使一胚料鍛造成型；一壓感器，設置於該壓力傳遞途徑，用以感測該壓力傳遞途徑於該時期的壓力變化幅值，該壓力變化幅值隨時間形成具有n個峰值的一曲線，n≧1；一控制器，電連接該壓感器，該控制器讀取一時變幅限區間作為該模具於該時期的壓力限值，依據該n個峰值之發生時間劃分(n+1)個時段，判斷該等時段內的壓力變化幅值是否介於該時變幅限區間，若判斷為是，輸出一正常代碼，若判斷為否，依據該壓力變化幅值非介於該時變幅限區間的時段組成之型態輸出一調機代碼；及一人機介面，電連接該控制器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鍛造成型機，其中該時變幅限區間係由一上限曲線及一下限曲線組成的幅值間距。
3. 如申請專利範圍第2項所述之鍛造成型機，其中該壓力變化幅值非介於該時變幅限區間的時段組成之型態包含該壓力變化幅值大於該上限曲線之值的時段及該壓力變化幅值小於該下限曲線之值的時段形成的所有排列組合中的一個。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鍛造成型機，其中該控制器輸出該調機代碼及該正常代碼至該人機介面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之鍛造成型機，其中該控制器依據該調機代碼產生一調機訊息，並輸出該調機訊息至該人機介面。
6. 如申請專利範圍第1項所述之鍛造成型機，另包含一驅動模組，該驅動模組連結該模具，該驅動模組電連接該控制器，該控制器輸出一驅動訊 號至該驅動模組，使該驅動模組產生該壓力源。
7. 如申請專利範圍第6項所述之鍛造成型機，其中該模具含有一動模及一定模，該驅動模組係由一偏心輪經一連桿及一滑塊連結該動模，使該動模沿一軸向朝向該定模移動。
8. 如申請專利範圍第7項所述之鍛造成型機，其中該連桿及該滑塊形成該壓力傳遞途徑。
9. 如申請專利範圍第7項所述之鍛造成型機，其中該壓感器係嵌設於該連桿或該滑塊。
10. 如申請專利範圍第1項所述之鍛造成型機，其中該控制器為一微控制器、一數位訊號處理器、一嵌入式系統或一工業電腦。
11. 一種調機管控模組，包含：一壓感器，用以感測一壓力傳遞途徑的壓力變化幅值，該壓力變化幅值隨時間形成具有n個峰值的一曲線，n≧1；及一控制器，電連接該壓感器，該控制器讀取一時變幅限區間，依據該n個峰值之發生時間劃分(n+1)個時段，判斷該等時段內的壓力變化幅值是否介於該時變幅限區間，若判斷為是，輸出一正常代碼，若判斷為否，依據該壓力變化幅值非介於該時變幅限區間的時段組成之型態輸出一調機代碼；及一人機介面，電連接該控制器。
12. 如申請專利範圍第11項所述之調機管控模組，其中該控制器輸出該調機代碼及該正常代碼至該人機介面。
13. 如申請專利範圍第11項所述之調機管控模組，其中該控制器依據該調機代碼產生一調機訊息，並輸出該調機訊息至該人機介面。
14. 一種鍛造調機方法，係用於一鍛造成型機，該方法之步驟包含：於一時期產生一壓力源經由一壓力傳遞途徑對一模具施壓，使一胚料鍛 造成型；感測該壓力傳遞途徑於該時期的壓力變化幅值，該壓力變化幅值隨時間形成具有n個峰值的一曲線，n≧1；及讀取一時變幅限區間作為該模具於該時期的壓力限值，依據該n個峰值之發生時間劃分(n+1)個時段，判斷該等時段內的壓力變化幅值是否介於該時變幅限區間，若判斷為是，輸出一正常代碼，若判斷為否，依據該壓力變化幅值非介於該時變幅限區間的時段組成之型態輸出一調機代碼。
15. 如申請專利範圍第14項所述之鍛造調機方法，其中該時變幅限區間係由一上限曲線及一下限曲線組成的幅值間距。
16. 如申請專利範圍第15項所述之鍛造調機方法，其中該壓力變化幅值非介於該時變幅限區間的時段組成之型態包含該壓力變化幅值大於該上限曲線之值的時段及該壓力變化幅值小於該下限曲線之值的時段形成的所有排列組合中的一個。
17. 如申請專利範圍第14項所述之鍛造調機方法，其中該調機代碼係據以產生一調機訊息。
18. 一種內儲程式之電腦程式產品，當用於鍛件成型作業之控制器載入該程式並執行後，可完成如請求項第14至17項中任一項所述之方法。
19. 一種內儲程式之電腦可讀取記錄媒體，當用於鍛件成型作業之控制器載入該程式並執行後，可完成如請求項第14至17項中任一項所述之方法。