JP2502774B2

JP2502774B2 - 射出成形機における測定デ―タ処理装置

Info

Publication number: JP2502774B2
Application number: JP1338158A
Authority: JP
Inventors: 明雄山田
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1996-05-29
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: JPH03199025A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、射出成形機における測定データ処理装置に
係り、特に、連続自動運転中の各ショット毎に各センサ
などからの出力に基づき運転条件などの測定データを取
り込んで格納するマイクロコンピュータ（以下マイコン
と称す）を具備した射出成形機における測定データ処理
装置に関する。

［従来の技術］射出成形機による成形作業を自動運転で行う際、成形
された製品が不良品の山となったのでは全く意味がない
ため、製品の品質決定要因となる多数の成形運転条件は
きめ細かく設定されている。そして、成形機全体の制御
を司るマイコンは、予め設定された成形運転条件値に基
づき各種センサからの計測データを参照して自動運転を
実行し、成形品を連続的に成形するようになっている。

また、上述した成形運転条件の設定値と共に、このそ
れぞれの設定値に併せて上限値並びに下限値を設定し、
自動成形を行いながら各成形運転条件値が実際にどのよ
うに変化したかを実測し、該実測値が上記した上・下限
値の範囲内にあれば良品、上限値または下限値から外れ
た場合には不良品と判断し、不良判定がなされた場合に
はその際の成形品を、型開き・取り出し時に正規の製品
集積（載置）以外の場所に持ってゆくようにした、所謂
自動検査機能付きの射出成形機も最近では普及し始めて
いる。

この自動検査機能付きの射出成形機として、本願出願
人が特願平１−169993号として提案した技術において
は、射出成形機全体の制御を司るマイコンが、各成形運
転条件値の計測データを所定ショット数取り込んで、こ
れを統計演算処理し、前記した上・下限値を決定するよ
うにしており、また、各ショットの実測データも数値で
出力可能となっている。

［発明が解決しようとする課題］ところで、射出成形の技術分野では、各成形運転条件
の相関関係の詳細や樹脂挙動の詳細メカニズムなど未解
明の事柄が多々あり、これらを正確に把握するための研
究が進められているが、前記した成形運転条件の設定は
未だ経験値に頼っているのが現状で、豊かな経験と知識
を有するオペレータによる運転条件の設定であっても、
真に最適の設定値であるとは言いがたい場合がある。ま
た、自動検査機能付きの射出成形機において設定される
前記上・下限値も、経験的要素によって左右され、且つ
許容範囲の境界値の正確な規定が困難であるので不良品
を確実に排除するため、許容範囲が狭く設定される傾向
にあり、不良品として排除される成形品中に実用上は良
品として許容される成形品が混入するという問題があ
る。

斯様に正確な成形条件管理は難しく、このため、各成
形条件の実測値のバラツキ度合いと良・不良品との関
係、或いは各成形条件同士の相関性などを迅速・正確に
把握することができる射出成形機の出現が望まれてい
る。しかしながら、従前の射出成形機に具備されるマイ
コンは、各成形運転条件値の計測データを取り込むよう
にしたものであっても、これを統計演算処理してグラフ
パターンの形で出力できる機能をもつものがなく、視認
性良く一目で測定データの分布状態や各条件の相関関係
が把握できなかった。

本発明は上記の点に鑑み成されたもので、その目的と
するところは、各成形運転条件値などの計測データの分
布状態が視認性良く一目で把握可能な射出成形機におけ
る測定データ処理装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的とするところは、各成形運転
条件などの相関関係が把握できる射出成形機における測
定データ処理装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的とするところは、より好適な
成形条件値の設定や、良・不良判定のための上・下限値
の設定に寄与することのできる射出成形機における測定
データ処理装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明は上記した目的を達成するため、測定された各
成形運転条件値と各センサからの計測情報とに基づき成
形機の各部を駆動制御するマイコンを具備し、該マイコ
ンは、連続自動運転時における各ショット毎に、予め定
められた複数のモニタ項目の測定データを取り込んで記
憶する機能を具備した射出成形機において、前記モニタ
項目には、成形運転条件項目に加えて成形品重量が含ま
れ、前記マイコンは前記取り込んだ各モニタ項目毎の統
計演算処理を実行し、該演算処理結果を測定データの分
布状態が視認できる形の、少なくともヒストグラム（hi
stogram）、もしくは、３σ/X（但し、σは標準偏差、
Ｘは実測値の平均値×100）として、プリンタもしく
は表示装置に出力可能とするように、構成される。

また、本発明においては好ましくは、前記マイクロコ
ンピュータは、前記取り込んだ複数のモニタ項目の中の
任意の１つと前記成形品重量との相関関係を演算し、こ
の演算処理結果に基づく相関関係グラフを出力可能とす
るように、構成される。

［作用］射出成形機に内蔵されたマイコンは、取り込んだ各モ
ニタ項目毎に統計計算などの演算処理を実行し、射出条
件などのモニタ項目毎の実測値の平均値、標準偏差
σ、ヒストグラム値等を算出し、この演算処理結果に基
づき、各モニタ項目毎の測定データ分布の状態が視認で
きる形のグラフを、すなわち例えば、各データを所定数
値幅内に順次ドット表示したグラフ、もしくは、ヒスト
グラム（横軸を量子化した物理量、縦軸をその計測回数
とした階段状のグラフ）、もしくは、バラツキ度を指標
する３σ/X（但し、σは標準偏差、Ｘは実測値の平均値
×100）を表わすグラフとして、例えばプリンタに出
力させる。よって、このプリント出力によって、各モニ
タ項目毎の測定データ分布の状態が一目で素早く確実に
視認できる。

また、前記マイコンは、取り込んだ各モニタ項目中の
任意の２つの項目同士の相関係数などを算出し、各モニ
タ項目同士の相関性を、相関関係グラフとして出力す
る。よって、各モニタ項目間の相関性を素早く把握でき
る。

また、前記モニタ項目として、成形品品質と密接に関
係する成形品重量が含まれるようにされており、マイコ
ンは、１ショット毎に例えば自動取り出し機で取り出さ
れ、通信機能をもつ電子秤で計測され送信されて来る成
形品重量データを、他のモニタ項目データと共に当該シ
ョットに対応付けて、取り込み・格納するようになって
いる。そして、この成形品重量というファクターと他の
モニタ項目との相関性も同様に演算処理され、相関関係
グラフとして出力される。斯様に、モニタ項目として従
前にはない成形品重量が加味されるので、最適成形条件
の解明などにより有意である。

［実施例］以下、本発明をインラインスクリュータイプの射出成
形機に適用した第１図〜第３図に示した実施例によって
説明する。

第１図は射出成形機の要部の概略構成を示す説明図で
ある。同図における左上部分は型開閉メカニズム系を示
しており、該図示部分において、１はベース、２は該ベ
ース１上に固設された固定ダイプレート、３はベース１
に延設されたスライドベース1a上に設置された支持盤、
４は固定ダイプレート２と支持盤３との間に架設された
複数本のタイバーである。上記支持盤３には、型開閉駆
動源たる型締シリンダ（油圧シリンダ）５が固設されて
おり、該型締シリンダ５のピストンロッド5aの先端部に
は、公知のトグルリンク機構６を介して前記タイバー４
に挿通された可動ダイプレート７が連結されている。そ
して、ピストンロッド5aを前後進させることにより、可
動ダイプレート７を固定ダイプレート２に対し、接近ま
たは後退させるようになっている。

また、前記固定ダイプレート２と前記可動ダイプレー
ト７の相対向する面には、固定側金型８と可動側金型９
とが取付けられている。そして、成形サイクル中の型閉
じ行程時には、前記ピストンロッド5aの前進で前記トグ
ルリンク機構６を伸長させて可動ダイプレート７を前進
させ、両金型8,9を密着させ、続いて公知のようにトグ
ルリンク機構６を突っ張らせて所定の型締力を与えるよ
うになっている。一方、成形サイクル中の型開き行程時
には、ピストンロッド5aの後退でトグルリンク機構６を
折り縮めて可動ダイプレート７を後退させ、両金型8,9
を離間させ、公知の図示せぬエジェクト機構と成形品の
自動取り出し機10とによって成形品を取り出すようにな
っている。

本実施例においては、上記した自動取り出し機10は、
１ショット毎に取り出した成形品を、通信機能を具備し
た電子秤11に一旦載置して成形品の重量を計測した後、
各モニタデータを総合判断して良品判定がなされた場合
は、当該成形品を電子秤11からピックアップして例えば
ベルトコンベア上に載置し、また、不良品判定がなされ
た場合には、当該成形品を電子秤11からピックアップし
て不良品溜めに持ち運ぶようになっている。なお、自動
取り出し機10並びに電子秤11は、実際には型開閉メカニ
ズムの奥方に並べて配設される。

第１図における右上部分は射出メカニズム系を示して
おり、該図示部分において、12は加熱シリンダ、13は該
加熱シリンダ12内に回転並びに前後進可能に配設された
スクリュー、14は加熱シリンダ12の先端に取付けられた
ノズル、15は加熱シリンダ12の外周に巻装されたバンド
ヒータ、16は樹脂材料をスクリュー13の後部に供給する
ためのホッパー、17はスクリュー13の回転駆動源たるモ
ータ（本実施例では例えば電磁モータを用いているが、
油圧モータなどにも代替可能である）、18はスクリュー
13の前後進を制御するための射出シリンダ（油圧シリン
ダ）である。なお、射出シリンダ18に代替して、モータ
（電磁モータもしくは油圧モータ）と回転−直線変換メ
カニズムを用いることも可能である。

公知のように、ホッパー16から供給された樹脂材料
は、スクリュー13の回転によって混練・可塑化されつつ
スクリュー13の先端側に移送されながら溶融され、溶融
樹脂がスクリュー13の先端側に貯えられるに従ってスク
リュー13が背圧を制御されつつ後退し、１ショット分の
溶融樹脂がスクリュー13の先端側に貯えられた時点でス
クリュー回転は停止される。そして、所定秒時を経た
後、射出開始タイミングに至ると、スクリュー13が前進
駆動されて、型締めされた前記金型8,9間のキャビティ
へ溶融樹脂が射出される。

20は油圧測定ヘッド等よりなる射出圧力検出センサ、
21はエンコーダ等よりなる射出ストローク検出センサ、
22は回転エンコーダ等よりなるスクリュー回転検出セン
サ、23は加熱シリンダ12の温度を検出する温度検出セン
サ、24はノズル14先端部における溶融樹脂温度を検出す
る温度検出センサ、25はエンコーダ等よりなる型開閉ス
トローク検出センサ、26は油圧測定ヘッド等よりなる型
締圧力検出センサ、27は前記自動取り出し機10の動作検
出センサで、これら各センサ20〜27の計測情報信号S1〜
S8や、前記電子秤11からの成形品重量を示す計測情報信
号S9、並びに図示せぬ他の各センサからの計測情報信号
が、後記するマイコン30に必要に応じ適宜入力変換処理
を施して送出される。

30は、マシン全体の動作制御などを司るマイコンで、
型開閉動作、チャージ動作、射出動作などの成形行程全
体の制御や、良品／不良品判定処理、並びに後述する測
定データの統計演算等々の各種演算処理を実行する。該
マイコン30は実際には、各種I/Oインターフェース、主
制御プログラム並びに各種固定データなどを格納したRO
M、各種フラグや測定データ等を読み書きするRAM、全体
の制御を司るCPU（セントラルプロセッサーユニット）
等を具備しており、予め作成された各種プログラムに従
って各種処理を実行するも、本実施例においては説明の
便宜上、成形条件設定記憶部31、成形プロセス制御部3
2、実測値記憶部33、演算処理部34、画像処理部35等の
機能部を具備しているものとして、以下の説明を行う。

上記成形条件設定記憶部31には、キー入力手段40もし
くは他の適宜入力手段によって入力された各種成形条件
値が、必要に応じ演算処理されて書き替え可能な形で記
憶されている。この成形条件としては、例えば、チャー
ジ行程時のスクリュー位置とスクリュー回転数及び背圧
との関係、サックバック制御条件、射出開始点（位置）
から保圧切替点（位置）までの細分化された射出速度条
件、保圧切替時点から保圧終了時点までの細分化された
２次射出圧力（保圧圧力）条件、各部のバンドヒータ温
度、型閉じストロークと速度、型締め力、型開きストロ
ークと速度、エジェクト制御条件、製品取り出し機制御
条件等々が挙げられる。

前記成形プロセス制御部32は、予め作成された成形プ
ロセス制御プログラムと成形条件設定記憶部31に格納さ
れた設定条件値とに基づき、前記したセンサ20〜27など
からの計測情報及びマイコン30に内蔵されたクロックか
らの計時情報を参照しつつ、ドライバ群41を介して対応
する駆動源を駆動制御し、一連の成形行程を実行させ
る。第１図においては、ドライバ群41の駆動信号D1が制
御弁42を介して前記型締シリンダ５を駆動制御し、駆動
信号D2が前記バンドヒータ15の電熱源を駆動制御し、駆
動信号D3が前記モータ17を駆動制御し、駆動信号D4が制
御弁43を介して前記射出シリンダ18を駆動制御し、駆動
信号D5が前記自動取り出し機10の駆動源（例えば、モー
タ、エアシリンダ等）を駆動制御し、また、他の駆動信
号が図示せぬ適宜の駆動源を駆動制御するようになって
いる。

前記実測値記憶部33には、連続自動運転時における予
め設定されたモニタ項目の総べての実測値ｘが、連続す
る所定多数回のショットにわたってその記録エリアに取
り込まれる。取り込まれるモニタ項目は大別すると、
時間監視項目，位置監視項目，回転数監視項目，
速度監視項目，圧力監視項目，温度監視項目，電
力監視項目が挙げられ、前記した成形条件設定項目の相
当部分がこれとオーバーラップし、成形品の品質に密接
するファクターがモニタ項目として予め設定されてい
る。また、本実施例においては、上記したモニタ項目に
加えて、成形品重量がモニタ項目として設定されてい
る。このモニタ項目の数は任意であるが、本実施例では
モニタ項目の数は30〜50程度とされ、前記したセンサ20
〜27、電子秤11などからの計測情報及びマイコン30に内
蔵されたクロックからの計時情報が必要に応じ変換処理
されて順次格納される。なお、モニタ項目はオペレータ
が選択入力して設定することも可能である。

前記演算処理部34は、実測値記憶部33に記憶されたデ
ータが所定サンプリングショット数に達すると各モニタ
項目毎の実測値ｘを統計演算処理し、実測値ｘの最大値x_max 実測値ｘの最小値x_min 実測値ｘのバラツキ範囲Ｒ＝x_max−x_min 平均値＝（Σx_i）/n 中心値（メディアン）Me Me＝（x_min＋R/2） R/X＝R/・100［％］３σ/X＝３σ／・100［％］ヒストグラム値などを算出すると共に、異なる任意の２つのモニタ項目
の実測値x,yを用いて但し、S_x＝Σ（x_i−）^２ S_y＝Σ（y_i−）^２ S_xy＝Σ｛（x_i−）・（y_i−｝（γ＝−１〜＋１）なども算出する。

このように演算処理された処理結果は、画像処理部35
に送出され、後述する如く必要に応じたグラフ化処理を
されて、カラーCRTディスプレイ等よりなる表示装置44
や、ドットプリンタ等よりなるプリンタ45によって出力
される。

第２図は、マイコン30によって統計演算処理された演
算結果に基づくプリンタ45によるグラフ出力の１例を示
す説明図である。同図に示すように、用紙46上には、モ
ニタ項目の中のプリント出力を望む複数の項目が印字さ
れ、図示の例では、１次（射出）圧,2次圧（保圧）切替
位置,1次射出時間，クッション位置（スクリューの最前
進位置），チャージ完了位置（スクリューの最後退位
置），サーモ（ノズル先端部の樹脂温），チャージ時
間，サイクル（１ショットの全サイクル）時間,2次圧
（保圧），成形品重量がその下に単位を付してそれぞれ
プリントアウトされている。なお、プリント出力を望む
モニタ項目はオペレータによって任意に選択可能であ
る。

第２図に示す例では、所定ショット数（例えば50ショ
ット）の各モニタ項目の測定データの中の最大値（ma
x）と最小値（min）がそれぞれ印字されるようになって
いる。そして、この下には、各モニタ項目の（max）−
（min）の間を20等分して、個々の測定データに−10〜
＋10の値を近似して割り付けたものが、ショットナンバ
ー順にドット表示されたモニタドット分布グラフ50a,50
b〜50jとしてプリントアウトされている。よって、この
モニタドット分布グラフ50a,50b〜50jによって各モニタ
項目の計測データの分布傾向が時系列で容易に視認でき
る。なお、モニタドット分布グラフは、図面のスペース
上の都合から総べてのショットデータを図示していな
い。

上記各モニタ項目に対応する各モニタドット分布グラ
フの下には、これにそれぞれ対応するヒストグラム（hi
stogram）51a,51b〜51jがプリントアウトされている。
このヒストグラムは公知のように、横軸を量子化した物
理量、縦軸をその計測回数とした階段状のグラフである
ので、多数ショットによる各モニタ項目の計測データの
分布状態が一目で確認できる。

また、上記各モニタ項目に対応する各ヒストグラムの
下には、これにそれぞれ対応する前記した３σ/X（但
し、σは標準偏差、Ｘは実測値の平均値×100）を表
わす３σ/Xグラフ52a,52b〜52jがプリントアウトされて
いる。この３σ/Xグラフはデータのバラツキ度合いを示
しており、多数ショットによる各モニタ項目の計測デー
タのバラツキ度合いが一目で確認できる。

なお、モニタ項目として従前にはない成形品重量が加
味されるので、良品／不良品の判定がより正確となるこ
とに寄与でき、また、最適成形条件の解明などにより有
意である。

第３図は、マイコン30によって統計演算処理された演
算結果に基づくプリンタ45によるグラフ出力の他の１例
を示す説明図である。同図には、各モニタ項目の相関関
係グラフを用紙46上にプリントアウトしたものが示され
ており、用紙46上には、相関関係のプリント出力を望む
複数のモニタ項目が縦横に同一順序で印字されている。
図示の例では、モニタ項目として、前記した１次圧,2次
圧切替位置,1次射出時間，クッション位置，チャージ完
了位置，サーモ（ノズル先端部の樹脂温），チャージ時
間，サイクル時間,2次圧，成形品重量と、これに加えて
油圧系統の湯温が示されているが、モニタ項目の選択は
任意である。

第３図に示すように、図示最上段には１次圧と他のモ
ニタ項目それぞれとの相関関係グラフ53−1,53−２〜53
−10が、２段目には２次圧切替位置と他のモニタ項目そ
れぞれとの相関関係グラフ53−21,53−22〜53−29が、
以下次段に行くに従ってその数を１つづつ減じた数の相
関関係グラフがプリントされている。同図においては図
示の都合上、殆ど総べての相関関係グラフを○にて模式
的に示しているが、実際には、１次圧と１次射出時間と
の相関関係グラフ53−２、クッション位置と成形品重量
との相関関係グラフ53−46に示した如き形態で表わされ
るようになっている。なお、相関関係グラフ53−２は反
比例傾向にある相関関係を、相関関係グラフ53−46は正
比例傾向（この場合は相関関係γが＋１に近い値にあ
る）にある相関関係を示している。なお、各相関関係グ
ラフに相関係数を数値で付記することも勿論可能であ
る。

斯様に、各モニタ項目間の相関関係がグラフ化されて
出力されるので、相関性の視認が容易・確実であり、従
前にない相関関係グラフが出力可能なので、より最適な
成形組み合わせ条件の解明に有意である。さらにまた、
モニタ項目として成形品品質と密接に関係する成形品重
量と、他のモニタ項目との相関性が把握できるので、よ
り詳細な成形条件の解明に寄与できる。

以上、本実施例の説明ではグラフパターン出力を主体
に説明したが、各計測データ及びその統計演算結果を数
値で出力させるようにも出来ることは勿論である。なお
また、本実施例の射出成形機では、成形品の良／不良判
定を行って不良品を自動排除する所謂自動検査機能につ
いては説明していないが、前記した先願（特願平１−16
9993号）と同等の手法で自動検査を行うことができるよ
うにされている。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、各モニタ項目の計測デ
ータの分布状態が視認性良く一目で把握可能でき、ま
た、各モニタ項目同士の関連性がグラフパターンの形で
容易に把握でき、さらにまた、モニタ項目として成形品
品質と密接に関係する成形品重量と、他のモニタ項目と
の相関性などが把握できるので、より詳細な成形条件の
解明に有意であるという、該種射出成形機において顕著
な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は何れも本発明の１実施例に係り、第１図は射出成
形機の要部の概略構成を示す説明図、第２図はマイコン
によって統計演算処理された演算結果に基づくプリンタ
グラフ出力の１例を示す説明図、第３図はマイコンによ
って統計演算処理された演算結果に基づくプリンタグラ
フ出力の他の１例を示す説明図である。１……ベース、２……固定ダイプレート、３……支持
盤、４……タイバー、５……型締シリンダ、６……トグ
ルリンク機構、７……可動ダイプレート、８……固定側
金型、９……可動側金型、10……自動取り出し機、11…
…電子秤、12……加熱シリンダ、13……スクリュー、14
……ノズル、15……バンドヒータ、16……ホッパー、17
……モータ、18……射出シリンダ、20……射出圧力検出
センサ、21……射出ストローク検出センサ、22……スク
リュー回転検出センサ、23,24……温度検出センサ、25
……型開閉ストローク検出センサ、26……型締圧力検出
センサ、27……自動取り出し機の動作検出センサ、30…
…マイコン、31……成形条件設定記憶部、32……成形プ
ロセス制御部、33……実測値記憶部、34……演算処理
部、35……画像処理部、40……キー入力手段、41……ド
ライバ群、42,43……制御弁、44……表示装置、45……
プリンタ、46……用紙、50a,50b〜50j……モニタドット
分布グラフ、51a,51b〜51j……ヒストグラム、52a,52b
〜52j……３σ/Xグラフ、53−1,53−２〜53−10〜53−1
00……相関関係グラフ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】測定された各成形運転条件値と各センサか
らの計測情報とに基づき成形機の各部を駆動制御するマ
イクロコンピュータを具備し、該マイクロコンピュータ
は、連続自動運転時における各ショット毎に、予め定め
られた複数のモニタ項目の測定データを取り込んで記憶
する機能を具備した射出成形機において、前記モニタ項
目には、成形運転条件項目に加えて成形品重量が含ま
れ、前記マイクロコンピュータは前記取り込んだ各モニ
タ項目毎の統計演算処理を実行し、該演算処理結果を測
定データの分布状態が視認できる形の、少なくともヒス
トグラム（histogram）、もしくは、３σ/X（但し、σ
は標準偏差、Ｘは実測値の平均値×100）として、プ
リンタもしくは表示装置に出力可能としたことを特徴と
する射出成形機における測定データ処理装置。
【請求項２】請求項１記載において、前記マイクロコン
ピュータは、前記取り込んだ複数のモニタ項目の中の任
意の１つと前記成形品重量との相関関係を演算し、この
演算処理結果に基づく相関関係グラフを出力可能とした
ことを特徴とする射出成形機における測定データ処理装
置。