JP2006088558A - 成形機の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形機本体側のコントローラ上で、周辺機器の操作を遠隔制御する。
【解決手段】本発明は、射出成形機本体側に搭載されたコントローラに、周辺機器に対応する複数の稼動条件及び稼動状況を常時反映するメモリエリアを有するデータメモリならびに、当該周辺機器に演算指令を与えるプログラムを備え、前記周辺機器の制御部及び前記射出成形機本体側のコントローラには、前記稼動条件及び稼動状況を常時反映するデータ用の伝送路及び同伝送路により伝送される信号に関するプロトコルを備えた伝送制御部を形成する成形機の制御システムを提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、射出成形機とその周辺機器との間の操作・稼動信号を共有する成形機の制御システムに関する。

一般に、樹脂材料等を用いて射出成形により種々の物品を製造する射出成形機は、成形機本体の主制御部に複数の周辺機器が接続される。周辺機器としては、取出機、ホットランナコントローラ、乾燥機、金型及び射出装置の加熱筒用の温度調節計、搬送機等がある。この射出成形機の射出制御用や形締制御用のプログラムは、予め主制御部内に格納されている。

また、複数の射出成形機を稼働させる場合には、作業の効率化や管理の容易さの面から１台のホストコンピュータを用いて、それぞれの射出成形機と通信ラインで接続して、専用のプログラムで集中的に管理を行う制御システムが用いられている。

例えば、図７に示すような制御システムでは、成形機本体及び周辺機器６３ａ，６３ｂ，…，６３ｎと、これらを稼働させるコントローラ６２ａ，６２ｂ…６２ｎからなる複数の射出成形機が配設される。また、成形機本体及び周辺機器６３ａ，６３ｂ，…，６３ｎに対して、搬送コントローラ６６により駆動制御される搬送経路６７及び図示しない金型交換機構が設けられ、任意に金型を交換することができる。

ている。さらに、各コントローラ６２ａ，６２ｂ…６２ｎ及び搬送コントローラ６６がバス６５を通じてホストコンピュータ６４と接続される。このホストコンピュータ６４は、搬送コントローラ６６及び、各コントローラ６２ａ，６２ｂ…６２ｎを個別に制御する。例えば、各射出成形機の運転状態をモニタリングや、金型コードとリンクさせて対応する成形データを各射出成形機のコントローラ６２ａ，６２ｂ…６２ｎへ送信して供給する。

このような制御システムとしては、例えば、特許文献１には、ＬＡＮやインターネット等のネットワークを利用して遠隔した場所に設けられた上位コンピュータにより射出成形機を稼働させる制御システムが開示されている。この特許文献１では、携帯電話機とインターネットワーク網を用いて、遠隔地にある携帯電話機との間で各種情報の送受を行い、射出成形機に対する監視、管理及び稼働の制御を実現している。
特開２００２−８６５３１号公報

前述したようなホストコンピュータを上位コントローラとする制御システムを構築する場合、専用に製作したプログラムにより現場端末の各成形機本のコントローラを制御している。このため、設備コストが高く、プログラムやシステムの変更の融通性が無く容易ではない。つまり、個々には射出成形機とその周辺機器の改良や新型装置による高性能化に伴うシステムの交換ができず、すべてを一新しなければならないという問題がある。

また管理操作やプログラムが煩雑になるため、上位コントローラであっても現場端末の各コントローラへの設定及び現場端末のモニタができるだけであり、それらの装置の周辺機器まで制御する機能を有していない制御システムが多い。

一般に、各周辺機器の配置は様々であり、大型のシステムになるほど各周辺機器のコントローラ間での距離が離れてしまう。この状況下においては、オペレータは各周辺機器の稼働状況の確認や操作を行う度に、その設置位置まで移動することとなり、無駄時間が増えるばかりか、樹脂の滞留などによる成形不良を引き起こしかねない。例えば、射出成形機の反操作側に設置された温調機の設定温度を変える場合では、オペレータは射出成形機のコントローラから離れることとなり、温調機の設定温度を変更したことによる成形プロセスヘの影響を即座に判断できない。

この時、オペレータは射出成形機のコントローラ位置へ戻って成形プロセスを確認することになるが、その結果によっては、再度温調機の設定を変更するために足を運ぶことになる。このような手動調整を無くすために、あらかじめ検証された成形条件を記憶する機能を各周辺機器で有しているが、記憶された条件を呼び出す際にも、各周辺機器のコントローラの位置へ移動することとなる。

そこで本発明は、複数の射出成形機とその周辺機器により構築され、各射出成形機が主体となり、安価で作業効率の高い作業環境を実現し、且つ生産性が向上する成形機の制御システムを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、射出成形機とその近傍に配設される複数の周辺機器が通信手段によって接続されて構築される射出成形機の制御システムであって、前記射出成形機本体側に搭載された成形機コントローラ内には、前記周辺機器に対応する稼動に関する情報が常時反映されるメモリエリアを有するデータメモリと、前記周辺機器に所望する指令を与えるためのプログラムと、を備え、さらに、前記周辺機器及び前記成形機コントローラは、共に前記稼動条件に関する情報を常時反映させるためのデータ用伝送路及び当該伝送路により伝送される信号に関するプロトコル機能を備えた伝送制御部を具備し、前記成形機コントローラは、任意の周辺機器を選択し、当該周辺機器の稼動に関する情報に基づき遠隔制御を行い、且つ周辺機器の稼働状況を把握する成形機の制御システムを提供する。

以上のような構成の成形機の制御システムは、射出成形機本体側に搭載されたコントローラに、周辺機器に対応する複数の稼動条件及び稼動状況を常時反映するメモリエリアを有するデータメモリ及び、周辺機器の制御部に設けた中央演算処理装置（ＣＰＵ／Ａ）に演算指令を与える操作用の指令プログラムと同一の指令プログラムを格納したプログラムメモリを備え、プロトコルを備えた伝送制御部による稼動に関する情報を送受することにより遠隔操作を可能にする。

本発明によれば、複数の射出成形機とその周辺機器により構築され、各射出成形機が主体となり、安価で作業効率の高い作業環境を実現し、且つ生産性が向上する成形機の制御システムを提供することができる。

さらに、ホストコンピュータ、生産現場端末及び専用プログラムなどを使用せずに安価な成形機の制御システムが構築できる。また、オペレータは成形機コントローラを用いて、各周辺機器の監視や操作が手元ででき、成形の段取りやトラブル対処などに係わる時間の短縮が可能となり生産性の向上に寄与する。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
まず本発明における成形機の制御システムを構築するための概念について説明する。

本発明における成形機の制御システムに用いる射出成形機と各周辺機器は、イーサネット（登録商標）、ＵＳＢ、シリアル通信、ＭＯＤＢＵＳなどの一般的な通信回線で接続され、各周辺機器と射出成形機との間でデータを通信するための通信プロトコルや制御コマンドが予め規定される。その規定に添って制御プログラムが作成された周辺機器と射出成形機においては、規定の通信手段で接続を行うだけでデータの通信、例えば稼働条件に関する情報を含むファイルの送受信が可能となる。射出成形機のコントローラは、各周辺機器に対応した操作及び表示画面に関する情報を予め搭載し、通信されるデータに基づいて各周辺機器の情報を表示し、あるいは各周辺機器へ制御指示を与えて遠隔操作を実施する。また、複数の射出成形機（コントローラ）によるネットワーク（ＬＡＮ等）を構築して、異なる射出成形機に接続する周辺機器に対しても遠隔操作を実施する。さらに、周辺機器側から接続する射出成形機に対して、遠隔操作を行うこともできる。以下、詳細に説明する。

図１には、本発明の成形機の制御システムに係る一実施形態として、制御システムに用いられる射出成形機の概念的な構成を示す図である。
本発明は、大別して、射出成形機本体１と成形機コントローラ２と、通信回線１８，１９で接続された周辺機器とで構成される。尚、本実施形態における各周辺機器は異なる製造メーカから購入した機器を想定しているため、特定のプロトコルでは統一できず、各種プロトコルに対応可能な伝送制御（インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部）が設けられた構成例である。但し、特定のプロトコルで通信ができる場合には、勿論、Ｉ／Ｆ部は不要である。

成形機コントローラ２は、図１に示すように、コンピュータ（ＣＰＵ）等からなる主制御部３と、射出成形機操作部５及び周辺機器操作部６を含むスイッチが配設される操作パネル４と、射出形成機情報８及び周辺機器情報９を含み種々の画面の表示とタッチ入力機能、所謂ＨＭｉ（Human Interface）機能を有する表示部７（以下、表示部７と称する）と、後述するデータを記憶するデータメモリ２１と、所定のプログラムを記憶するプログラムメモリ２２と、種々のプロトコルに対応するためのＩ／Ｆ部１０と、任意のシーケンスを設定するためのシーケンサＰＬＣ１１と、射出成形機本体１及び周辺機器以外の外部入力のために設けられる入出力（Ｉ／Ｏ）部１２とで構成される。さらに、周辺機器としては、成形された製品を金型から取り出す取出機１３と、ホットランナコントローラ１４と、金型搬送機構１５と、金型及び射出装置の加熱筒用の温調器１６と、乾燥器１７と、これらの周辺機器のＩ／Ｆ部１０と主制御部３と電気的に接続して通信を行うための通信回線１８，１９とで構成される。

図２は、本実施形態における射出成形機本体側に搭載されているコントローラと周辺機器の制御部との制御系の詳細を説明するためのブロック図である。ここで、図２に示した構成部位において、図１に示した構成部位と同等の構成部位には同じ参照符号を付して、詳細な説明は省略している。また、複数の周辺機器のうち、１台の周辺機器Ａを例にして成形機コントローラ２との関係について説明する。

この成形機コントローラ２は、前述したように、成形機側のデータメモリ２１及びプログラムメモリ２２を備えており、それぞれが内部バス２３により主制御部３に接続されている。また、Ｉ／Ｏ部１２は射出成形機本体１にバス２４ａ，２４ｂにより接続され信号の送受が行われる。

また周辺機器Ａは、周辺機器本体２５と制御部３２とで構成される。制御部３２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ／Ａ）２６と、周辺機器側プログラム（ＰＧＭ／Ａ）を記憶するプログラムメモリ２７と、稼働条件を含む周辺機器側データ（ＤＭ／Ａ）を記憶するデータメモリ２８と、周辺機器Ａに関する稼働条件及び稼働状況を稼働に関する情報として表示し、タッチ入力機能を有する表示部３０と、周辺機器本体２５と通信を行う周辺機器側Ｉ／Ｏ部３１とを備えている。尚、表示部３０は、原則として、前述した表示部７と同等の機能を有しているが、周辺機器によっては、ソフト入力機能を有していない構成であってもよい。中央演算処理装置（ＣＰＵ／Ａ）２６は、プログラムメモリ２７とデータメモリ２８とに内部バスで接続され、信号の送受が行われる。さらに、これらの成形機コントローラ２と周辺機器Ａは、それぞれに設けられた（Ｉ／Ｆ）部１０が伝送路となる通信回線１８（１９）を通じて接続され、固有のプロトコルに基づき、制御信号やデータ送受等の通信が行われる。

周辺機器Ａ側のプログラムメモリ２７には、周辺機器本体２５における稼働を指示するための指令プログラム（ＰＧＭ／Ａ）が予め格納されている。また、データメモリ２８には、周辺機器本体２５における複数の稼動条件及び稼動状況等に関するデータ（ＤＭ／２）［又は、稼働条件に関する情報を含むファイル］が記憶されている。中央演算処理装置（ＣＰＵ／Ａ）２６は、指令プログラムに基づき、データメモリ２８から該当する又は指示されたデータを読み出して、その稼動条件に従った指令を出して、周辺機器本体２５を稼働させる。データメモリ２８には、予備メモリ領域２８ａが含まれている。

前記成形機コントローラ２におけるプログラムメモリ２２は、メニュープログラム２２ａと、射出用プログラムＰＧＭ／ＩＮＪ２２ｂと、型締用プログラムＰＲＧ／ＣＬＭ２２ｃと、表示部７におけるモニタリング／操作を選択するためのタッチ入力を実行するための選択プログラム２２ｄと、周辺機器Ａ側の指令プログラム（ＰＧＭ／Ａ）を格納している。尚、本実施形態では、周辺機器Ａのみについて説明しているが、実際には、複数の周辺機器Ａ〜ｉに対する指令プログラムＰＧＭ／Ａ…ＰＧＭ／ｉを格納している。

このプログラムメモリ２２に格納される指令プログラム（ＰＧＭ／Ａ）は、周辺機器Ａのプログラムメモリ２２における指令プログラム（ＰＧＭ／Ａ）と同一であり、互いにリンクするように記憶されている。つまり、射出成形機本体１の主制御部３がプログラムメモリ２２から、この指令プログラム（ＰＧＭ／Ａ）を読み出して表示部７に表示させて、タッチ入力による指示を与えると、周辺機器Ａ側の中央演算処理装置（ＣＰＵ／Ａ）２６に指令を与えたことになり、その指令に応じた周辺機器Ａの駆動が行われる。尚、いずれかＣＰＵ３又はＣＰＵ／Ａ２６のいずれかを用いて、指令プログラム（ＰＧＭ／Ａ）を更新や訂正等を行った場合には、プログラムメモリ２２及び２７が共に書き換えられて、常に同じ指令プログラム（ＰＧＭ／Ａ）が記憶されている。

また、成形機コントローラ２のデータメモリ２１は、少なくとも２つの記憶エリアを有しており、射出成形機本体１に関するデータ（ＤＭ／１）と周辺機器Ａに関するデータ（ＤＭ／Ａ）を記憶している。この周辺機器Ａに関するデータ（ＤＭ／Ａ）は、周辺機器側データメモリ２８に記憶されているデータ（ＤＭ／Ａ）と同一であり、常にリンクされている。つまり、周辺機器Ａ側の中央演算処理装置（ＣＰＵ／Ａ）２６において、データメモリ２８のデータ（ＤＭ／Ａ）を書き換えると、成形機コントローラ２のデータメモリ２１に記憶しているデータ（ＤＭ／Ａ）も書き換えられる。これにより、オペレータが周辺機器Ａを操作するかしないかに関わらず、成形機コントローラ２の表示部の画面上で周辺機器Ａのメモリ内容が表示される。即ち、モニタリングが可能である。尚、本実施形態では、周辺機器Ａのみについて説明しているが、実際には、複数の周辺機器Ａ〜ｉに対するデータＤＭ／Ａ…ＤＭ／ｉを格納している。

このような構成により、本実施形態の制御システムは、射出成形機に接続された複数の周辺機器に設定されている稼動条件及び稼動状況等を射出成形機側で把握することができ、成形機コントローラによる遠隔制御が可能となる。また射出成形機は、周辺機器における指令プログラムや稼働条件等のデータを把握しているため、常時、稼働状況をモニタリングすることもできる。これによりオペレータは、周辺機器の設置場所まで行かなくとも、モニタ及び遠隔操作を行うことができる。

次に、前述した本実施形態における変形例について説明する。
この変形例では、図３に示すように、周辺機器Ａ側のプログラムメモリ２７内において、成形機コントローラ２側の射出用プログラムＰＧＭ／ＩＮＪ２２ａ及び型締用プログラムＰＲＧ／ＣＬＭ２２ｂを予め格納する。これらのプログラムを表示部３０上に表示して、オペレータが選択・指定することにより、周辺機器Ａ側から射出成形機本体の操作を行うことができる。

図４（ａ）は、形成機コントローラ２の表示部７における画面の例示した図である。画面４１には、射出１〜ｉ、型締１〜ｊは形成条件等がシート群が表示されている。これらのシートのうち、射出１〜ｉ、型締１〜ｊは従来から表示可能であった。このような表示に、新たに周辺機器Ａ，Ｂにおける停止履歴シートが追加表示されている。また、図４（ｂ）は、射出形成装置本体及び周辺機器における異常により停止した異常履歴を時系列的に製作した異常履歴シート４２の一例を示す図である。この異常履歴シート４２には、項目として例えば、発生時刻、異常履歴内容及び異常が発生した機種等がある。この他にも、処置内容や処置時刻等の種々の事項がある。

前述したように、表示部７の表示画面は、タッチパネルに構成されており、表示されたマーク等を指先でタッチすることにより、スイッチ（ソフトスイッチ）として機能する。例えば、図４（ｂ）において、射出１シートが最も前に表示されているが、ここで周辺機器Ａシートにタッチすると、周辺機器Ａシートが最も前面に表示される。さらに図示しない最大表示マーク等の選択用マークをタッチすることにより、周辺機器Ａシートを画面全面に拡大表示させることができる。

次に図５は、周辺機器Ａとして、作製された成形品を取り出す取出機１３に適用した場合の、関数とその機能を例示する画面シートを示す図である。ここで、図５（ａ）は、形成機コントローラ２側から取出機１３への指示に関する指示シート４３を示し、図５（ｂ）は、取出機１３側の状態シート４４を示している。これらの関数Ｆxは、機能ごとにリターン値、引数などの各データから構成している。勿論、関数Ｆxと機能との関係は固定されたものではない。

図６は、前述した実施形態又は変形例の構成を有する射出成形機を複数台用いて、ＬＡＮ（Local Area Network）によるピア・ツー・ピア型ネットワーク構成とした一例を示す図である。
このピア・ツー・ピア型ネットワークは、複数の射出成形機５１ａ，５１ｂ，５１ｃを情報伝送路となる一本のバス５２でシリーズ接続したシンプルな構成である。このネットワークは上位コンピュータ（サーバ）が不要であるため、簡易且つ安価に構築することができる。

以上説明したように、本発明の成形機の制御システムは、射出成形機のコントローラの操作だけで全ての機器を管理することにより、各周辺機器の稼働状況の確認や操作を行うためのオペレータの移動を無くすことができる。

また各周辺機器に異常が発生しても、成形機コントローラ上で一括管理しているため、オペレータは、異常が発生した周辺機器とその異常原因をその場（成形機コントローラ前）で確認することができる。

しかも、射出成形機システム全体としての故障診断が可能となり、例えば従来射出成形機のコントローラで発生していたサイクル異常が、取出機のチャックミスに起因するものか、材料搬送不良に起因するものか、等々、その場で即座に判断可能となる。

さらに、成形品質監視に関しても、射出成形機のコントローラで監視する圧力・速度・位置・温度などの情報に加えて、金型の温度、冷却水の温度、樹脂の乾燥温度など、各周辺機器の情報を関連付けることができ、より詳細な品質分析が可能となる。

射出成形機が大型化することで金型段取り時や成形開始時のオペレータの操作時間短縮も要求される。例えば金型を取り付ける際や、取出機のチャック調整を行う際に、オペレータは射出成形機のコントローラ位置を離れ反操作側に回ることがある。その位置では射出成形機のプラテンや取出機の位置やなどの情報が得られず、色々な作業に支障をきたす。そこで、本発明の制御システムも用いれば、例えば取出機のコントローラを反操作側に配置することで、取出機のコントローラで射出成形機の情報確認や操作が可能となり作業効率が上がる。

また取出機のコントローラが反操作側に位置していても、射出成形機のコントローラで取出機のスタート操作なども可能となるので支障はない。複数の射出成形機をコントローラ同士で接続しておけば、更に拡張性が広がる。オペレータは１台の射出成形機の前に居るだけで、そのシステムの監視のみならず、他の成形システムを把握することができる。

なお、周辺機器が、低コストのため、表示装置を具備していない場合や、キースイッチ、ＬＥＤなどの簡単な入出力手段のみを有する場合であっても、当該周辺機器の制御部内部のステイタス情報を射出成形機本体側コントローラ上でモニタリングすることが可能である。

本発明の成形機の制御システムに係る一実施形態の制御システムに用いられる射出成形機の概念的な構成を示す図である。 図１に示した射出成形機本体側に搭載されているコントローラと周辺機器の制御部との制御系の詳細を説明するためのブロック図である。 本実施形態における変形例を示す図である。 図４（ａ）は形成機コントローラ２の表示部７における画面の例示した図、図４（ｂ）は、異常履歴シートの一例を示す図である。 周辺機器Ａとして取出機に適用した場合の関数とその機能を例示する画面シートを示す図である。 本実施形態又は変形例をＬＡＮに適用した構成例を示す図である。 従来の射出形成機の制御システムの例を示す図である。

符号の説明

１…射出成形機本体、２…成形機コントローラ、３…主制御部、４…操作パネル、５…射出成形機操作部、６…周辺機器操作部、７，３０…ＨＭｉ（Human Interface）用表示部、８…射出形成機画面情報、９…周辺機器画面情報、１０…インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部、１１…シーケンサＰＬＣ、１２，３１…入出力（Ｉ／Ｏ）部、１３…取出部、１４…ホットランナコントローラ、１５…金型搬送機構、１６…金型温調器、１７…乾燥器、１８，１９…通信回線、２０…、２１，２８…データメモリ、２２，２７…プログラムメモリ、２３…内部バス、２４ａ，２４ｂ…バス、２５…周辺機器本体、２６…中央演算処理装置（ＣＰＵ／Ａ）、３２…制御部。

Claims (10)

1. 射出成形機とその近傍に配設される複数の周辺機器が通信手段によって接続されて構築される射出成形機の制御システムであって、
   前記射出成形機本体側に搭載された成形機コントローラ内には、
   前記周辺機器に対応する稼動に関する情報が常時反映されるメモリエリアを有するデータメモリと、
   前記周辺機器に所望する指令を与えるためのプログラムと、を備え、
   さらに、前記周辺機器及び前記成形機コントローラは、共に前記稼動条件に関する情報を常時反映させるためのデータ用伝送路及び当該伝送路により伝送される信号に関するプロトコル機能を備えた伝送制御部を具備し、
   前記成形機コントローラは、任意の周辺機器を選択し、当該周辺機器の稼動に関する情報に基づき遠隔制御を行い、且つ周辺機器の稼働状況を把握することを特徴とする成形機の制御システム。
2. 前記周辺機器の制御部内のプログラムメモリは、
   前記射出成形機本体側のコントローラのプログラムメモリに格納されている射出装置用及び形締装置に係わる指令プログラムを格納することを特徴とする請求項１に記載の成形機の制御システム。
3. 複数の射出成形機の成形機コントローラは、それぞれが前記伝送路及び伝送制御部を介して接続され、任意の１つの射出成形機用コントローラに接続された周辺機器の遠隔制御を他の成形機コントローラにより実施することを特徴とする請求項１又は２に記載の成形機の制御システム。
4. 前記周辺機器は、取出機、温調機、乾燥機、ホットランナコントローラ、搬送機、混合機のいずれか或いはこれらを組み合わせて前記射出成形機に接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形機の制御システム。
5. 前記周辺機器で発生した異常、操作及びメッセージからなる異常に関する情報を、前記射出成形機における異常に関する情報の発生履歴と共に、当該射出成形機のコントローラに記憶し又は表示部に表示させる機能を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形機の制御システム。
6. 前記射出成形機に接続された前記周辺機器により記録された各周辺機器の稼働条件に関する情報を含むファイルを、当該射出成形機の稼働条件に関する情報を含むファイルと関連付けて、当該射出成形機のコントローラからの指示により各周辺機器の稼働条件に関する情報を含むファイルを遠隔設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の成形機の制御システム。
7. 前記射出成形機に接続された周辺機器が演算する温度、圧力、位置、速度、時間データを当該射出成形機のコントローラ側で記憶、表示する機能を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形機の制御システム。
8. 前記射出成形機に接続された周辺機器の設定変更や操作などを当該射出成形機のコントローラ上で遠隔実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の成形機の制御システム。
9. 前記射出成形機に接続された周辺機器の表示装置上で当該射出成形機側の稼働条件や稼動状況を遠隔表示することを特徴とする請求項１又は２に記載の成形機の制御システム。
10. 前記射出成形機に接続された周辺機器の制御部上で当該射出成形機本体の設定変更や操作を遠隔実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の成形機の制御システム。

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