JP2009001021A - 射出成形データ伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、射出成形装置および手順に係り、特に、扱いが面倒で高価なアナログ配線による接続を行うことなく、射出成形センサから制御手段への情報伝送を可能かつ容易にするための構造および方法を提供すると共に、制御システム内にエラーを起こしかねない多数の接続部を除去するため、フィードバック制御ループにおける信頼性を高めるデータ伝送システムを提供する。
【解決手段】射出成形制御システムは、少なくとも一つの報告信号を生成する手段（センサ５）と、射出成形用金型１と関係付けられた少なくとも一つの被制御手段と、離して設けられた金型制御手段４による使用のために前記報告信号を処理すべく構成され、アナログ信号伝送配線接続以外の手段により前記報告信号を前記金型制御手段４に伝送する第１の伝送器に接続された信号処理手段とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、射出成形装置および手順に係り、特に、扱いが面倒で高価なアナログ配線による接続を行うことなく、射出成形センサから制御手段への情報伝送を可能かつ容易にするための構造および方法に関する。
また、本発明は、制御システム内にエラーを起こしかねない多数の接続部がユーザによって除去可能とされるため、フィードバック制御ループにおける信頼性を高める。

一般に、射出成形は、高温高圧で動作する金型内で行われる。代表的な金型は、当業者には周知のように、金型内に射出される材料が金型キャビティ内に完全に充填されるまで溶融状態に維持し、かつ金型キャビティ内に空隙が生じない（即ち、ホットランナ（hot runner）システム）ように、金型内の多数の位置で金型を加熱するための手段を有する。加えて、当業者には周知のように、成形品の材料特性（例えば、材料強度等）を確保するため、また材料の冷却および固化速度を制御するために、材料を射出する前に金型を加熱することが望ましい。

このような制御を実施するために、被制御手段（例えば、金型ヒータ）と金型センサ（例えば、金型温度センサ）との間に、金型センサからの情報を利用可能として、所定の一連の指示に従って被制御手段を制御可能とするような制御手段を介した、閉ループフィードバック系を確立する必要がある。現在では、射出成形センサからの情報は、一連のコネクタを介して各センサおよび制御手段に物理的に接続されたセンサ専用ワイヤを利用した配線接続によって、アナログ形式で制御手段に伝送される。容易に利用可能なコネクタと併用されるこれらのワイヤは、センサフィードバックケーブルを形成する。一般に、各ケーブルは、アナログ信号を伝送するために、金型内に配設された各センサにつき２本以上のワイヤを必要とする。

例えば熱アナログ形式の温度に適用した場合、金型から制御手段に情報を伝送するために必要なケーブルの数は、金型内に配設されたセンサ手段の数に依存するが、代表的な市販の金型構成では４８本を超えることが多い。例えば、金型が３０個のセンサ手段を必要とするならば、一般的には６０本のアナログセンサワイヤが必要となる。加えて、センサワイヤは、一般的に、各センサワイヤ毎にセンサ手段と制御手段との間に７個の熱接続点が存在するように構成される。したがって、上述したような射出成形用金型では、識別された金型内のセンサ手段と該金型用の制御手段との間には４２０個の接続部が形成されることになる。

多数のワイヤやコネクタを有する上述したような閉ループフィードバックシステムでは、１）不完全データまたは間欠データをフィードバックさせることのある接続不良および低温はんだ接続不良に関係した問題点、２）アナログフィードバックケーブルの経路に沿った温度変化による不正確なフィードバック、３）フィードバックケーブルの全長にわたるローレベルのアナログ信号に対する電気ノイズの影響、４）ワイヤおよびケーブルの保管、並びに、射出成形領域の床上に位置するケーブルに人々がつまずく等の単純な問題点を含め必要とされるケーブルおよびワイヤの全体積により引き起こされる多数の問題、および５）当業者に周知の他の問題を含め、当業者には周知の種々の問題が生じることがある。所与の金型内のセンサの数が増加するにつれ、従来のシステムではワイヤおよび接続部の数もまた増加する。したがって、金型がより複雑にあるいは精巧になって金型の動作の制御が一層重要になるにつれて、従来の制御システムにエラーが起こる機会も同様に増加する。実際には、射出成形システム内で効果的に採用可能な温度センサの数に対する実際のところの制限の一つは、システムまたはシステムオペレータが管理し得るセンサおよび制御ワイヤの数に対する制限から生じている。

本発明の好適な実施形態は、金型或いは金型近傍に配設された断熱囲い体（thermally isolated enclosure）内に位置決めすべきセンサ入力回路を備えている。
また、各センサからのアナログセンサ信号をデジタル形式に変換する信号処理手段も設けられている。さらに、本発明の好適な実施形態においては、各金型温度センサからの情報がデジタル形式に変換されると、それを金型制御手段に伝送するように断熱囲い体内に位置決めされた伝送器と、成形手段の閉路制御を可能とするように伝送器から金型制御手段に伝送された前記デジタル情報を受信すべく金型制御手段内或いはその近傍に位置決めされた受信器とを有する。

本発明の利点は、多数のアナログ接続を必要としてそれに関連した問題点を伴った従来技術のシステムと異なり、センサ入力回路から金型制御手段への信号伝送をデジタルによって達成可能とすることにより、多数のアナログ接続およびそれに付随する問題点を解消したことにある。

このデジタルインターフェイスにより、アナログ接続の一つを除く全てを除去することで、接続に起因してエラーが生じる可能性をほぼ完全に解消している。加えて、情報が好ましくは金型それ自体の近傍に配置された断熱囲い体内でデジタル形式に変換されるので、アナログ制御信号に電気ノイズが作用する可能性も大幅に減少する。さらに、従来技術が必要とする多数のケーブルを除去することにより、１）多数のワイヤを交換するためのコストの減少、２）ケーブル接続エラーの減少、３）従来技術で必要とされていた多数のワイヤやケーブルを介して格納する必要性を除くことによるエネルギおよび空間の節約、４）誤って間違った手段に接続されたり損傷や火災や感電死を引き起こすことのある高出力ケーブルに低レベルアナログ信号が送出される場合に生じる安全上の危険の除去、および５）多数のワイヤやケーブルが射出成形用金型の設置部分の床に沿って延びる場合に生じる安全性を低下させる危険の除去等を含む多数の利点が得られる。

添付図面を参照して、本発明をより十分に説明する。
図１に示されているように、従来技術においては、金型１から金型制御手段３まで延びる多数のワイヤを有すべく射出成形装置を構成している。これらのワイヤは、金型１から金型制御手段３までアナログ情報を伝送すると共に、金型制御手段３から金型１に係る被制御要素まで命令またはスイッチト電力（switched electrical power）を伝送する。金型制御手段３は、その物理的な大きさの故に、および金型１の動作環境、即ち典型的な射出成形工程に係る動作中は金型／成形機の機械的動作が適切に人の接触による危険の回避が要求される環境の故に、金型１から離して位置決めする必要がある。金型１に係る被制御要素は、金型または該金型内に射出された材料を加熱すべく構成された金型ヒータ(即ち、熱要素)、或いは当業者には周知のように射出成形工程で使用される金型内のゲートの確実な開閉を行うべく構成された弁ピストン（即ち、弁ゲート）等であっても良く、キャビティ圧力センサのような金型／材料圧力検出手段であっても良い。

図３に示されているように、本発明の装置は、１）金型１と、２）金型１からの信号を受信して処理すると共に、制御信号を生成して金型１に係る一つ以上の被制御要素に伝送するための金型制御手段４とを備えている。各センサ５は、金型１上の所望の位置、金型１内の所望の位置、または金型１の周囲の所望の位置に配設されている。これらのセンサは、温度、圧力、流動性、またはオペレータが監視または測定しようとする任意の他の変数を検出するように構成可能である。温度センサ入力手段は、典型的には、温度を測定可能なアナログ信号を生成する従来技術において周知の型のバイメタル熱電対から成る。圧力および他の変数に関する同様のセンサ要素は、当業者には周知である。

本発明の好適な実施形態では、断熱囲い体６が、金型１または該金型近傍の保持構造体（７）に結合されている。断熱囲い体６は、プラスチックまたは金属材料から構成可能であり、該断熱囲い体６と金型１自体との間には非熱伝導性材料が設けられている。

断熱囲い体６の中には、各金型センサとＩＭＤＴ熱囲い体との間のインターフェイス接続部を収容するジャンクションボックス（接続箱）８が配設されている。ＩＭＤＴ熱囲い体は、信号処理手段、伝送器、並びに電源を含む電気構成要素および電子構成要素を収容する。ジャンクションボックス（接続箱）８は、各金型センサ手段からのワイヤをＩＭＤＴ手段に簡単に接続するための場所を提供するように構成されている。ジャンクションボックス（接続箱）８は、欠陥のある構成要素の迅速な交換を容易にするために断熱囲い体６から取り外し可能である。

図２に示したように、好適な実施形態の信号処理手段は、センサ調整入力回路９、絶縁回路１０、マルチプレクサ１１、増幅器１２、マイクロプロセッサ１３、アナログデジタル変換器１４、および制御手段からの閉ループ復帰論理回路（closed loop return logic）を備えている。

センサ調整入力回路９は、ＩＭＤＴ入力手段１５に接続され、信号を増幅すると共にアナログ入力部からのノイズをフィルタリング処理すべく機能する。絶縁回路１０は、マイクロプロセッサ１３とアナログデジタル変換器１４との間に接続され、信号調整および変換回路をマイクロプロセッサの論理回路から光学的に絶縁すべく機能する。マルチプレクサ１１は、前記アナログデジタル回路１４および状態入力回路に結合されている。

その結果、マルチプレクサ１１から出力された信号は、従来の構成のアナログデジタル変換器１４に伝送される。その結果生じたデジタル信号は、光学的に絶縁された回路を介してマイクロプロセッサ１３に伝送され、該マイクロプロセッサ内でさらに信号処理を行う。伝送器１６の入力部は、前記マイクロプロセッサ１３に結合され、金型制御手段に接続された受信器に伝送する。本発明は、上述した構成要素について説明してきたが、当業者には周知の他の異なる構成について使用することもできる。したがって、本発明は、以下に記載する請求の範囲によってのみ限定される。

従来技術の装置を利用した典型的な金型およびそれに係る制御手段の説明図である。 本発明の装置に係る好適な実施形態の概略ブロック図である。 本発明を含む装置を利用した典型的な金型およびそれに係る制御手段の説明図である。

Claims (3)

1. 少なくとも一つの報告信号を生成する手段と、
   射出成形用金型と関係付けられた少なくとも一つの被制御装置と、
   遠隔配置された金型制御手段における使用のために前記報告信号を処理するように構成されている信号処理手段とを備えている射出成形制御システムであって、
   前記信号処理手段は、アナログ信号伝送配線接続以外の手段により前記報告信号を前記金型制御手段に伝送する第１の伝送器に接続されていることを特徴とする射出成形制御システム。
2. 金型センサから少なくとも一つの報告アナログ信号を生成するステップと、
   前記アナログ信号をデジタル形式に変換するステップと、
   前記デジタル形式に変換された信号をデジタル手段により金型制御手段に伝送するステップと、を有していることを特徴とする射出成形制御方法。
3. 金型センサと、 前記金型センサに結合されて報告信号をアナログ形式で生成するアナログ信号発生器と、 前記報告信号をデジタル形式に変換する信号処理手段と、前記デジタル形式に変換された報告信号をデジタル手段により制御手段に伝送する伝送器と、を備えていることを特徴とする射出成形制御システム。

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