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

Description

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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