JP4585371B2 - 射出成形機の制御装置 - Google Patents

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本発明は、射出成形機の制御装置に係り、モニタリング対象毎の停止制御パターンを設定する制御装置に関する。
射出成形機は、ホッパからバレルに投入された合成樹脂材料をヒータによる加熱で溶融し、この溶融樹脂をバレル内に設けた射出スクリュの回転及び前進動作によって前方に押出し、さらに、バレル内で溶融樹脂を計量した後射出ノズルから金型に射出するように動作する。このとき金型は型開閉機構によって閉塞保持されており射出される溶融樹脂が充填されるようになる。その後、金型から射出ノズルが離間し、金型は型開閉機構から開放される、そして、金型から成形品が取出される。
このような射出成形機を制御する制御装置は、成形品を成形する毎に、金型への溶融樹脂の充填時間、溶融樹脂の計量時間、成形品の取出し時間、1つの成形品を成形するサイクル時間等の各種モニタリング対象をモニタリングし、異常が発生するとそれを検知して射出成形機を停止制御する。そして、モニタリング対象毎の停止制御パターンは予めメーカ側でユーザ側の要望に合わせて設定されていた。
しかしながら、ユーザ側で成形する成形品を変更したい場合があり、このような場合に成形品によっては押出し動作してから機械を止めたり、押出し動作せずに止めたりなど、成形条件によって停止制御パターンを変更したい場合が生じる。このような場合にユーザ側で簡単に停止制御パターンが変更できず、メーカ側のサービスマン等を呼んで変更するしかなく、このためメーカ側で設定された停止制御パターンをそのまま使用する場合が多く、成形条件によっては不都合が発生する問題があった。
そこで、本発明は、モニタリング対象毎の停止制御パターンをユーザ側で簡単に変更することができ、これによりユーザ側で成形する成形品の変更等によって停止制御パターンを変更する場合にユーザ側で容易に対処でき、また、メーカ側においてはユーザに合わせてモニタリング対象毎の停止制御パターンを予め設定する面倒が無く、使い勝手を向上できる射出成形機の制御装置を提供する。
また、本発明は、さらに、一画面表示においてモニタリング対象毎の停止制御パターンを設定することができ、操作性を向上できる射出成形機の制御装置を提供する。
本発明は、合成樹脂材料を加熱溶融した溶融樹脂を計量しつつ金型に射出して成形品を成形する射出成形機を制御し、成形品を成形する毎に、金型への溶融樹脂の充填時間、溶融樹脂の計量時間、1つの成形品を成形するサイクル時間等の各種モニタリング対象をモニタリングし、異常が発生するとそれを検知して射出成形機を停止制御する射出成形機の制御装置において、画面表示する表示部と、モニタリング対象毎に射出成形機の停止制御パターンを複数用意し、表示部にモニタリング対象毎の停止制御パターンを選択するための画面を表示する表示手段と、表示部に表示されている停止制御パターンを選択し設定するための画面を操作して停止制御パターンを設定する設定手段を備え、モニタリング対象に異常が発生すると、設定手段にて設定した該当するモニタリング対象の停止制御パターンに従って射出成形機を停止制御することにある。
また、本発明は、さらに、表示手段は、全てのモニタリング対象と各モニタリング対象に設定されている停止制御パターンを一画面表示し、設定手段は、この表示画面を操作してモニタリング対象毎に停止制御パターンを設定することにある。
本発明によれば、モニタリング対象毎の停止制御パターンをユーザ側で簡単に変更することができ、これによりユーザ側で成形する成形品の変更等によって停止制御パターンを変更する場合にユーザ側で容易に対処でき、また、メーカ側においてはユーザに合わせてモニタリング対象毎の停止制御パターンを予め設定する面倒が無く、使い勝手を向上できる射出成形機の制御装置を提供できる。
また、本発明によれば、さらに、一画面表示においてモニタリング対象毎の停止制御パターンを設定することができ、操作性を向上できる射出成形機の制御装置を提供できる。
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態は電動式射出成形機の制御装置に適用したものについて述べる。
図1は電動式射出成形機の構成を示す図で、射出成形機本体1は、ホッパ2を備えた円筒形状のバレル3内に、射出スクリュ4を回転自在にかつ進退可能に挿通配置している。前記バレル3の後部は前記ホッパ2と連通し、このホッパ2から合成樹脂材料が投入されるようになっている。
前記バレル3の外周に複数のヒータ(図示せず)を所定の間隔をあけて配置し、バレル外周部を加熱して投入された合成樹脂材料を溶融するようにしている。前記バレル3の先端部には溶融樹脂を射出するための射出ノズル5が形成されている。前記バレル3の温度は溶融樹脂の溶融度合いが先端部に向かって徐々に大きくなるように制御される。
前記射出スクリュ4は射出用サーボモータ6によって回転駆動するとともに進退動作するようになっている。すなわち、前記射出用サーボモータ6の回転駆動力を、プーリ7、タイミングベルト8、タイミングプーリ9からなる伝達機構を介して、サーボブラケット10に回転自在に配置されたボールねじ軸11に伝達するように構成されている。そして、前記ボールねじ軸11にボールナット12を螺合し、このボールナット12がスラストボックス13にボルト結合されている。さらに、このスラストボックス13に前記射出スクリュ4の後端部を、回転自在に設けられたS軸やベアリング(図示せず)を介して回転自在に結合している。
前記スラストボックス13に回転自在に結合されたS軸に対し、タイミングプーリ14を結合配置し、このタイミングプーリ14とタイミングベルト15とプーリ16とからなる伝達機構を介して計量用サーボモータ17を結合し、この計量用サーボモータ17の回転駆動力を、伝達機構を介してS軸に伝達するようになっている。これにより、計量用サーボモータ17の回転は、射出スクリュ4に計量動作を行わせる回転として伝達される。
前記バレル3の前方には、金型18及びこの金型18の開閉及び型締めを行う装置19が配置されている。そして、前記射出スクリュ4の先端部4aは、バレル3の先端部に形成された射出ノズル5を前記金型18のノズル口18aへ押圧当接させた際に、前進動作してバレル3内で生成した溶融樹脂を射出ノズル5から射出して金型キャビティ20内へ充填するように構成されている。
前記金型18の開閉及び型締めを行う装置19は、金型18の一方を支持する固定盤21に対し、タイバー22を介して金型18の他方を支持する可動盤23を移動自在に設けるとともにこの可動盤23をトグル式型締め機構24を介してトグル機構支持盤25に取り付けている。そして、前記トグル機構支持盤25にトグル式型締め機構24を駆動するための型締め用サーボモータ26を取り付けている。27はトグル式型締め機構24による型厚を調整する型厚調整機構である。
この電動式射出成形機は、先ず、型締め用サーボモータ26を駆動して金型18の型閉じを開始するとともにバレル3の射出ノズル5を金型18のノズル口18aへ押圧当接させる。次いで、計量用サーボモータ17を駆動して射出する溶融樹脂の計量を行った後、射出用サーボモータ6を駆動して射出スクリュ4を前進させ金型キャビティ20内に溶融樹脂の射出充填を行う。
この電動式射出成形機本体1の制御装置は、図2に示すように、CPU、ROM、RAMを有し、射出成形機本体の管理、監視を行い、各部を制御する主制御部31を備えている。また、CPU、ROM、RAMを有し、射出成形機本体の動作順序を制御するシーケンス処理部32、CPU、ROM、RAMを有し、前記射出用サーボモータ6及び計量用サーボモータ17を制御するサーボ指令部33を備えている。前記主制御部31、シーケンス処理部32、サーボ指令部33はバスライン34によって互いに電気的に接続している。
前記サーボ指令部33は、サーボアンプ35を制御して射出用サーボモータ6を駆動する。そして、射出用サーボモータ6の回転や電流値を検出部36で検出している。前記サーボ指令部33は、検出部36から検出信号を取り込んで前記射出スクリュ4の移動位置や回転速度やモータの電流値を検出し、それに基づいて射出用サーボモータ6を制御するフィードバック制御を行う。
また、前記サーボ指令部33は、サーボアンプ37を制御して計量用サーボモータ17を駆動する。そして、計量用サーボモータ17の回転や電流値を検出部38で検出している。前記サーボ指令部33は、検出部38から検出信号を取り込んで前記射出スクリュ4の移動位置や回転速度やモータの電流値を検出し、それに基づいて計量用サーボモータ17を制御するフィードバック制御を行う。
前記シーケンス処理部32には、I/Oバス39を介してI/O40等が電気的に接続されている。
前記主制御部31は、通信インターフェース部を備え、この通信インターフェース部に、CPU、ROM、RAM、汎用OS(オペレーティングシステム)を有するHMI(ヒューマンマシンインターフェース)部41をイーサネット(登録商標)等のLAN42によって接続している。前記HMI部41は、例えば、パーソナルコンピュータからなり、液晶ディスプレイの画面上にタッチパネルを配置したタッチパネル付表示部43の表示部に接続し、この表示部を表示制御する。
また、前記主制御部31は、複数の機械的な操作スイッチを設けた操作パネル部44をケーブル45によって接続し、また、前記タッチパネル付表示部43のタッチパネルをケーブル46によって接続し、さらに、前記バレル3の外周部に配置したヒータによるバレルの温度を制御する温度制御部47をケーブル48によって接続している。
前記HMI部41は、図3に示すように、制御部本体を構成するCPU51、プログラムデータを格納したROM52、データ処理に使用するメモリ等を設けたRAM53、LAN42を介して主制御部31と通信を行う通信インターフェース(I/F)54、前記タッチパネル付表示部43の表示部を表示制御する表示コントローラ55、汎用OS等を格納したコンパクトフラッシュ(登録商標)カードやハードディスクなどの不揮発性記憶媒体を使用した記憶装置56、光ディスク等の外部記憶媒体57と接続し、この外部記憶媒体57とデータの通信を行う記憶媒体インターフェース(I/F)58を設け、互いにバスライン59によって電気的に接続している。
前記タッチパネル付表示部43は、前記HMI部41によって表示コントローラ55を介して表示部が表示制御される。そして、前記タッチパネル付表示部43からのキー信号が前記主制御部31に入力される構成になっており、主制御部31では入力したキー信号のうち、HMI部41で必要な信号を、LAN42を介してHMI部41に送信するようにしている。
前記主制御部31は、成形品を成形する毎に、例えば、成形品を1つ成形するサイクルを1サイクルとしたときのサイクル時間、金型への溶融樹脂の充填時間、バレル3における溶融樹脂の計量時間、計量トルク状態等をモニタリング対象としてモニタリングし、これらの時間や動作が予め設定した許容範囲から外れたときには射出成形機本体1及び金型18の開閉及び型締めを行う装置19の動作を停止制御パターンに従って停止制御するようになっている。なお、時間の計測については、例えば、CPUがRAMに設けたカウンタを使用して基準クロックをカウントすることで行っている。
すなわち、前記主制御部31は、モニタリング対象に対応してプロセスアラームを設定し、プロセスアラーム(プロセス監視)の種類を、例えば、サイクル時間、充填時間、計量時間、PIアラーム、金型保護、計量トルク低下、計量トルクオーバ、モニタアラーム連続数の8種類とし、これらのプロセスアラーム毎に複数の停止制御パターンを用意し、プロセスアラーム毎に設定された停止制御パターンに従って停止制御するようになっている。
そして、停止制御パターンの表示時や設定時に前記主制御部31は前記HMI部41に対して必要な情報を送信する。前記HMI部41は主制御部31から停止制御パターンの表示や設定に必要な情報を受信すると、表示手段により、タッチパネル付表示部43に各プロセスアラームをモニタ画面として一括表示し、かつ、各プロセスアラームに対応して、モニタ値や限界値、アラーム設定状態の有無及び現在設定されている停止制御パターンを表示するようにしている。
タッチパネル付表示部43でのこのモニタ画面において、プロセスアラームの選択操作が行われると、主制御部31は、選択されたプロセスアラームに該当する停止制御パターンを停止動作選択項目として表示するようにしている。このとき、現在設定されている停止制御パターンにチェックが付けられて確認できるようになっている。この状態で他の停止制御パターンを選択すると、チェックの位置が選択された停止制御パターンに変更され、主制御部31の設定手段は停止制御パターンの設定を変更する。
プロセスアラームにおける停止制御パターンは、サイクル時間の場合は、「その場停止」、「型開限停止(ノズル後退)」、「型開限停止」の3パターンあり、充填時間の場合は、「型開限停止」、「押出し完了後停止」の2パターンあり、計量時間の場合は、「型開限停止」、「押出し完了後停止」の2パターンあり、PIアラームの場合は、「型開限停止」、「押出し完了後停止」の2パターンある。また、金型保護の場合は、「その場停止」、「型開限停止」、「押出し完了後停止」、「トライアゲイン(その場停止)」、「トライアゲイン(型開限停止)」、「トライアゲイン(押出し完了後停止)」の6パターンあり、計量トルク低下の場合は、「型開限停止」、「押出し完了後停止」の2パターンあり、計量トルクオーバの場合は、「型開限停止」、「押出し完了後停止」の2パターンあり、モニタアラーム連続数の場合は、「型開限停止」、「押出し完了後停止」の2パターンある。
なお、「その場停止」とは、動作中でも、その場で動作を停止する停止制御パターンであり、「型開限停止(ノズル後退)」とは、金型18を後退限へ移動して停止し、射出ノズル5を金型18のノズル口18aから離して停止する停止制御パターンであり、「型開限停止」とは、金型18を後退限へ移動して停止する停止制御パターンであり、「押出し完了後停止」とは、金型18を後退限へ移動するとともに成形品を金型18から押出して停止する停止制御パターンである。また、「トライアゲイン(その場停止)」とは、一度、金型18を後退現へ移動し、再度、金型18の型閉じを行う動作で、異常が設定回数続くと動作を停止する停止制御パターンであり、「トライアゲイン(型開限停止)」とは、一度、金型18を後退現へ移動し、再度、金型18の型閉じを行う動作で、異常が設定回数続くと金型18を後退限へ移動して停止する停止制御パターンであり、「トライアゲイン(押出し完了後停止)」とは、一度、金型18を後退現へ移動し、再度、金型18の型閉じを行う動作で、異常が設定回数続くと金型18を後退限へ移動し、成形品を金型18から押出して停止する停止制御パターンである。これらを表としてまとめると、表1に示すようになる。
このような構成においては、例えば、成形品を成形する前にタッチパネル付表示部43の表示部にモニタ画面を表示して作業者はプロセスアラームの確認を行う。
プロセスアラームの確認は、主制御部31からHMI部41に確認のための情報を送信し、HMI部41はその情報に基づいてタッチパネル付表示部43を制御し、図4に示すようなモニタ画面を表示させる。このモニタ画面により、各プロセスアラームとともに各プロセスアラームに対応したモニタ値や限界値、アラーム設定状態及び現在設定されている停止制御パターンが一括表示される。なお、このモニタ画面の場合は、計量トルク低下、計量トルクオーバ、PIアラーム及びモニタアラーム連続数についてはプロセスアラームの設定が行われていないことを示している。こうして、各プロセスアラームの状態を一括して確認することができる。
この状態で、あるプロセスアラームの停止制御パターンを変更したいときには、該当するプロセスアラームを選択操作すると、例えば、サイクル時間のプロセスアラームを選択操作すると、図5に示すように、表示画面の中にサイクル停止動作選択画面Aが表示される。現在「その場停止」の停止制御パターンが設定されているので、「その場停止」の停止制御パターンにチェックが付けられている。この設定のときはサイクル時間に異常が発生すると、射出成形機は動作中であってもその場で直ちに停止することになる。
サイクル停止動作選択画面Aにおいて、例えば、「型開限停止(ノズル後退)」にチェックを変更すると、停止制御パターンの設定内容が、「その場停止」から「型開限停止(ノズル後退)」に変更されることになる。「型開限停止(ノズル後退)」を設定したときはサイクル時間に異常が発生すると、射出成形機は金型18を後退限まで移動して停止させ、また、バレル3の射出ノズル5を金型18のノズル口18aから離間させてから停止する制御を行うことになる。
また、例えば、金型保護のプロセスアラームを選択操作すると、図6に示すように、表示画面の中に金型保護停止動作選択画面Bが表示される。この画面Bは金型保護のプロセスアラームについては現在「型開限停止」の停止制御パターンが設定されていることを示している。
このように、タッチパネル付表示部43に各プロセスアラームの状態を表示させ、プロセスアラーム毎の停止制御パターンを設定することができるので、ユーザ側で成形する成形品を変更し、これに伴って停止制御パターンを変更したいときにユーザ側で容易に対処することができる。また、メーカ側においてはユーザに合わせてプロセスアラーム毎の停止制御パターンを予め設定する面倒が無く、使い勝手を向上できる。なお、メーカ側ではプロセスアラーム毎の停止制御パターンの初期設定状態を定め、その初期設定状態を予め設定すればよい。そして、ユーザ側で各プロセスアラームのリセット操作したときにはプロセスアラーム毎の停止制御パターンを初期設定状態に戻すようにすればよい。
また、タッチパネル付表示部43に各プロセスアラームの状態をモニタ画面として一括表示し、この表示画面において現在設定されている停止制御パターンを確認することができ、また、変更したいときにはその画面において該当するプロセスアラームの選択操作を行って停止動作選択画面を表示させ、この停止動作選択画面において停止制御パターンを設定し直せばよく、操作性を向上することができる。
プロセスアラームの確認、そして、必要であれば停止制御パターンの変更が終了すると、射出成形機本体1を制御して射出成形が開始される。射出成形においては、主制御部31は温度制御部47を制御してホッパ2からバレル3内に投入された合成樹脂材料をヒータによる加熱によって溶融し、シーケンス処理部32及びサーボ指令部33を制御する。これにより、先ず、計量サーボモータ17が駆動して射出スクリュ4を移動させて射出する溶融樹脂量を計量する。次に、射出用サーボモータ6が駆動して射出スクリュ4を前進させ、先端部4aで溶融樹脂を射出ノズル5へ押出す。これにより、射出ノズル5から金型18のノズル口18aに溶融樹脂が射出され、金型キャビティ20内に充填される。充填が終了すると、金型18の開閉及び型締めを行う装置19が動作して、金型18をバレル3から離間させるとともに金型18を開放し、成形された成形品が取出される。そして、1つの成形品が成形されるのを1サイクルとして成形が繰り返される。
この各サイクルにおいてサイクル時間、金型18への溶融樹脂の充填時間、バレル3における溶融樹脂の計量時間、金型保護、モニタアラーム連続数についてモニタリングされ、1サイクルのモニタリングデータを1ショットとして連続して、例えば、主制御部31に記憶される。
そして、射出成形中に、例えば、金型保護のプロセスアラームに異常が発生すると、「型開限停止」の停止制御パターンに従って停止制御が行われる。すなわち、金型18の開閉及び型締めを行う装置19において、金型18が後退限まで移動してから射出成形機が動作を停止する。このように、プロセスアラームに異常が発生したときにはユーザ側の設定内容で射出成形機本体1及び金型18の開閉及び型締めを行う装置19を停止制御することができる。
なお、この実施の形態では、タッチパネル付表示部をHMI部とは別体に設けたものについて述べたが、HMI部と一体であってもよい。
本発明の一実施の形態に係る電動式射出成形機の構成を示す図。 同実施の形態に係る射出成形機本体の制御装置のブロック図。 図2の制御装置のHMI部の構成を示すブロック図。 図2のタッチパネル付表示部におけるモニタ画面例を示す図。 図2のタッチパネル付表示部におけるモニタ画面でのサイクル時間の停止動作選択時の表示画面を示す図。 図2のタッチパネル付表示部におけるモニタ画面での金型保護の停止動作選択時の表示画面を示す図。
符号の説明
1…射出成形機本体、18…金型、19…金型の開閉及び型締めを行う装置、31…主制御部、41…HMI(ヒューマンマシンインターフェース)部、43…タッチパネル付表示部。

Claims (2)

  1. 合成樹脂材料を加熱溶融した溶融樹脂を計量しつつ金型に射出して成形品を成形する射出成形機を制御し、成形品を成形する毎に、金型への溶融樹脂の充填時間、溶融樹脂の計量時間、1つの成形品を成形するサイクル時間等の各種モニタリング対象をモニタリングし、異常が発生するとそれを検知して前記射出成形機を停止制御する射出成形機の制御装置において、
    画面表示する表示部と、モニタリング対象毎に前記射出成形機の停止制御パターンを複数用意し、前記表示部にモニタリング対象毎の停止制御パターンを選択するための画面を表示する表示手段と、前記表示部に表示されている停止制御パターンを選択し設定するための画面を操作して停止制御パターンを設定する設定手段を備え、
    モニタリング対象に異常が発生すると、前記設定手段にて設定した該当するモニタリング対象の停止制御パターンに従って前記射出成形機を停止制御することを特徴とする射出成形機の制御装置。
  2. 表示手段は、全てのモニタリング対象と各モニタリング対象に設定されている停止制御パターンを一画面表示し、設定手段は、この表示画面を操作してモニタリング対象毎に停止制御パターンを設定することを特徴とする請求項1記載の射出成形機の制御装置。
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