JP5497623B2

JP5497623B2 - 射出成形機

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Publication number: JP5497623B2
Application number: JP2010288899A
Authority: JP
Inventors: 基文鈴木; 達也柴田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: JP2012135912A; CN102555177B; DE102011122338B4; CN102555177A; DE102011122338A1

Description

本発明は、交流電源の停電発生時に使用可能な電力を蓄電する蓄電装置を備えた射出成形機に関する。

従来、ソーラーパネルで発電した電力を蓄電する蓄電池を備えた射出成形機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この射出成形機は、商用交流電源によって駆動される主制御装置と、その蓄電池によって駆動されるサブ制御装置とを備え、その主制御装置の制御データをリアルタイムでそのサブ制御装置におけるメモリに記録しておき、停電発生時にもその制御データを保持できるようにしながら、停電解消時に、そのメモリに記録されたその制御データの内容（すなわち、停電発生時の状況）をＣＲＴに表示できるようにし、停電発生により停止した射出成形機を操作者が再始動させるのを支援することができる。

また、この射出成形機は、停電解消時に、そのメモリに記録されたその制御データの内容に加え、その制御データの内容に応じた復元操作（射出成形機を再始動可能な状態に戻すための手動操作）の手順をＣＲＴに表示させることもできるとしている。

更に、この射出成形機は、中子出し入れ装置付きの金型を型締めしたままの状態で停電になった場合には、その停電解消時に、型開き完了のホームポジションにその金型を復帰させるため、型開き完了後の中子操作までを自動的に実行する。

また、この射出成形機は、射出シリンダ内に溶融可塑化した樹脂が残留した状態で停電になり、射出シリンダ用ヒータによる加熱が停止することによってその樹脂が冷却・凝固した場合には、その停電解消時に、スクリュの冷間起動防止リレーをオンにし、射出シリンダ用ヒータの電源をオンにし、その残留樹脂を再溶融した上で、スクリュの冷間起動防止リレーをオフにし、パージ処理により射出シリンダ内の残留樹脂を排出することによって、新たな樹脂を充填可能にする。

特開２０００−２０２８８６号公報

しかしながら、引用文献１は、型締めしたままの状態で停電になった場合や、射出シリンダ内に溶融可塑化した樹脂が残留した状態で停電になった場合等、その停電解消時に所定の復元操作を行うことなしには射出成形機を再始動させることができない場合における処理を開示するのみであり、停電解消時に復元操作を行うことなく射出成形機を再始動させるときの処理を開示することはない。

上述の点に鑑み、本発明は、停電解消時に、停電発生により停止した成形動作を自動的に再開できるようにする射出成形機を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る射出成形機は、停電中に使用可能な電力を蓄電する蓄電装置を備えた射出成形機であって、停電解消時に、停電発生により停止した成形動作を再開させるための復元操作の要否を判定する復元操作要否判定部を備えることを特徴とする。

上述の手段により、本発明は、停電解消時に、停電発生により停止した成形動作を自動的に再開できるようにする射出成形機を提供することができる。

本発明の実施例に係る射出成形機に搭載される成形制御システムの構成例を示す概略図である。制御部におけるコントローラの構成例を示す機能ブロック図である。停電時制御処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明の実施例に係る射出成形機に搭載される成形制御システムＳＹＳの構成例を示す概略図であり、図２は、制御部２０におけるコントローラ２１の構成例を示す機能ブロック図である。

成形制御システムＳＹＳは、射出成形機の成形動作を制御するためのシステムであり、主に、交流電源１０、制御部２０、電力変換部３０、電動モータ４０、成形機センサ５０、周辺機器センサ５１、表示装置６０、及び音声出力装置６１で構成される。

交流電源１０は、制御部２０及び電力変換部３０に対して交流電力を供給するための装置であり、例えば、商用の３相交流電源である。

制御部２０は、射出成形機の成形動作を制御するための装置であり、主に、コントローラ２１、スイッチング電源２２、蓄電装置２３、及び交流電圧検出回路２４で構成される。

コントローラ２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＳＲＡＭ（Static RAM）、フラッシュメモリ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータであって、例えば、成形制御部２１０、停電判定部２１１、復元操作要否判定部２１２、復元操作支援部２１３、及び停電時制御継続可否判定部２１４（図２参照。）の各機能要素に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭ上に展開し、各機能要素に対応する処理をＣＰＵに実行させる。

なお、各機能要素は、アナログ回路、デジタル回路、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＦＰＡＡ（Field Programmable Analog Array）等を用いてハードウェアで構成されていてもよい。

また、コントローラ２１は、蓄電装置２３、成形機センサ５０、及び周辺機器センサ５１等のそれぞれが出力する検出値を取得し、上述の各機能要素に対応する処理を実行し、その処理結果に応じて表示装置６０及び音声出力装置６１に対して制御信号を出力する。

更に、コントローラ２１は、電動モータ４０の回転軸に取り付けられたエンコーダ（図示せず。）が出力する電動モータ４０の回転速度の値を監視しながら、所望のモータ回転速度の指令値を含むタイミング制御信号を生成し、生成したタイミング制御信号を、電動モータ４０を駆動するインバータ回路３４に対して出力する。

スイッチング電源２２は、交流電源１０の交流電力を直流電力に変換する装置であり、例えば、所定電圧の交流電力を所定電圧の直流電力に変換する。

蓄電装置２３は、スイッチング電源２２が出力する直流電力を蓄電しながらその直流電力をコントローラ２１に対して供給するための装置であり、例えば、交流電源１０からの交流電力の供給が途絶え、スイッチング電源２２からの直流電力の供給が途絶えた場合であっても、一定期間にわたり所定電圧の直流電力をコントローラ２１に対して継続的に供給できるように構成される。

また、蓄電装置２３は、蓄電電圧等の蓄電状態に関する情報をコントローラ２１に対して出力し、コントローラ２１が蓄電装置２３の蓄電状態を監視・把握できるようにしてもよい。

交流電圧検出回路２４は、スイッチング電源２２に供給される交流電圧を検出するための装置であり、例えば、その検出結果をコントローラ２１に対して出力することによって、交流電源１０における停電発生の有無をコントローラ２１が検知できるようにする。なお、交流電圧検出回路２４は、蓄電装置２３に供給される直流電圧を検出するための装置で置き換えられてもよい。

電力変換部３０は、交流電力を直流電力に変換し、更にその直流電力を各種負荷に適した交流電力に変換するための装置であり、例えば、射出成形機に搭載されるインバータであって、ダイオードモジュール３１と、コンデンサ３２と、インバータ回路３４とを備える。

ダイオードモジュール３１は、交流電源１０の交流電力を直流電力に変換する装置であり、例えば、所定電圧の交流電力を所定電圧の直流電力に変換する。

コンデンサ３２は、ダイオードモジュール３１の出力を平滑化するための装置であり、例えば、電解コンデンサである。

インバータ回路３４は、直流電力を交流電力に変換するための装置であり、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）又はパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等のパワースイッチング素子で構成され、制御部２０におけるコントローラ２１からのタイミング制御信号に応じてパワースイッチング素子のオン／オフを切り換え、直流電力から交流電力への変換を行う。

電動モータ４０は、交流電力を受けて動作する電気負荷であり、例えば、クローズドループ制御のサーボモータであって、電力変換部３０が射出成形機に搭載される場合の射出用モータ、型締用モータ、樹脂計量用モータ、エジェクタ用モータ等である。

なお、図１において、成形制御システムＳＹＳは、電力変換部３０と電気負荷（電動モータ４０）との組み合わせを一つだけ備えるものとして示されているが、別の組み合わせ（例えば、電力変換部３０と射出シリンダ用ヒータとの組み合わせ等である。）を追加的に備えるものであってもよい。

成形機センサ５０は、射出成形機本体の動作状態を検出するためのセンサであり、例えば、射出用モータ、型締用モータ、樹脂計量用モータ、及びエジェクタ用モータのそれぞれの回転状態を検出するために各モータの駆動軸に取り付けられたエンコーダ、射出スクリュの背圧を検出するための歪みセンサ、射出シリンダ内の温度を検出するための温度センサ、又は、射出シリンダ内の圧力を検出するための圧力センサ等であり、検出した値をコントローラ２１に対して出力する。

周辺機器センサ５１は、射出成形機に付属する周辺機器の動作状態を検出するためのセンサであり、例えば、射出シリンダに樹脂ペレットを供給するためのフィーダ、又は、射出シリンダを加熱する射出シリンダ用ヒータ等の動作状態を検出するセンサであり、検出した値をコントローラ２１に対して出力する。

表示装置６０は、各種情報を表示するための装置であり、例えば、液晶ディスプレイ又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等であって、停電の発生、停電の解消（非常用交流予備電源等による給電の開始）、成形動作の再開、又は復元操作の内容等の射出成形機の成形動作に関する情報を表示する。

音声出力装置６１は、各種情報を音声出力するための装置であり、例えば、スピーカやブザーであって、停電の発生、停電の解消（非常用交流予備電源等による給電の開始）、成形動作の再開、又は復元操作の内容等の射出成形機の成形動作に関する情報を報知する。

次に、コントローラ２１が有する各機能要素について説明する。

成形制御部２１０は、射出成形機の成形動作を制御するための機能要素であり、例えば、成形機センサ５０や周辺機器センサ５１の出力に応じて、一又は複数の電動モータ４０（例えば、射出用モータ、型締用モータ、樹脂計量用モータ、及びエジェクタ用モータ等である。）のそれぞれに対応するインバータ回路３４のためのタイミング制御信号を生成し、それら一又は複数のインバータ回路３４のそれぞれに対してそれら生成したタイミング制御信号を出力する。

また、成形制御部２１０は、成形機センサ５０や周辺機器センサ５１の出力に応じて、一又は複数の周辺機器（例えば、エジェクタ、樹脂供給用フィーダ、金型用ヒータ、又は射出シリンダ用ヒータ等であり、射出成形機とは異なる電源によって駆動される機器であってもよく、射出成形機と同じ電源によって駆動される機器であってもよい。）のそれぞれに対する制御信号を生成し、それら一又は複数の周辺機器に対してそれら生成した制御信号を出力する。

なお、成形制御部２１０は、所定のサンプリング間隔で受信する成形機センサ５０や周辺機器センサ５１の出力をログ情報の一部として時系列でＲＡＭに記録し、射出成形機の成形動作の推移を事後的に解析できるようにする。

停電判定部２１１は、制御部２０又は電力変換部３０に対する交流電力の供給が途絶えたか否かを判定するための機能要素であり、例えば、交流電圧検出回路２４の出力に基づいて、交流電源１０における停電（瞬停を含む。）発生の有無、及び、交流電源１０における停電の解消（例えば、非常用交流予備電源による給電の開始である。）の有無等を判定する。

復元操作要否判定部２１２は、停電解消時に、停電発生により停止した射出成形機の成形動作を再開させるための復元操作（手動操作）の要否を判定するための機能要素であり、例えば、成形機センサ５０の出力に基づいて金型内の樹脂の不完全充填を検知した場合に、復元操作が必要であると判定する。

金型内のキャビティに樹脂が完全に充填されている場合、射出成形機は、エジェクタを自動的に動作させることによりその樹脂に由来する成形品を（不良品として）自動的に金型外に排出することができるが、金型内のキャビティに樹脂が不完全に充填されている場合には、エジェクタを自動的に動作させるのみではその樹脂に由来する不完全な成形品を排出できないおそれがあるためである。なお、この場合に必要となる復元操作は、不完全に充填された樹脂に由来する成形品の金型外への排出である。

また、復元操作要否判定部２１２は、停電発生時からの経過時間が所定時間を超えている場合に、復元操作が必要であると判定する。

停電発生による射出シリンダ用ヒータの所定時間に亘る停止に起因して射出シリンダ内の樹脂温度が低下して樹脂が変質したり、或いは、停電発生による金型用ヒータの所定時間に亘る停止に起因して金型の温度が低下して金型が変形したりしているおそれがあるためである。この場合に必要となる復元操作は、射出シリンダ用ヒータによる射出シリンダの設定温度への加熱、又は、金型用ヒータによる金型の設定温度への加熱である。

また、復元操作要否判定部２１２は、周辺機器センサ５１の出力に基づいて一又は複数の周辺機器が作動不能状態にあることを検知した場合、或いは、一又は複数の周辺機器センサ５１からの出力を受信できない場合に、復元操作が必要であると判定する。

周辺機器の正常な作動状態を確認することなく成形動作を再開させてしまうのを防止するためである。この場合に必要となる復元操作は、周辺機器を正常に作動させることである。

一方、復元操作要否判定部２１２は、復元操作が不要であると判定した場合には、操作者による操作入力を求めることなく自動的に成形動作を再開させるようにする。この場合、復元操作要否判定部２１２は、射出成形機本体ばかりでなく、周辺機器をも併せて再始動させるようにしてもよい。

また、復元操作要否判定部２１２は、復元操作が不要であると判定した場合には、操作者による確認を得た上で成形動作を再開させるようにしてもよい。

具体的には、復元操作要否判定部２１２は、操作者による確認を促すための画面（例えば、成形動作の再開を確認するための確認ボタン（図示せず。）の押下を促すテキストメッセージ）を表示装置６０に表示させ、確認ボタンが押下されたときに成形動作を再開させるようにする。

なお、復元操作要否判定部２１２は、操作者による確認を促すための画面を表示させてから一定時間が経過してもなお操作者による確認が得られない場合には、操作者による確認を得ることなく成形動作を再開させるようにしてもよい。停電発生からの経過時間が所定時間を超えてしまい、復元操作が必要になってしまうのを回避するためである。

反対に、復元操作要否判定部２１２は、操作者による確認を促すための画面を表示させた後もなお操作者による確認が得られない場合であって、停電発生からの経過時間が所定時間を超えた場合には、改めて復元操作が必要であると判定し、成形動作の自動的な再開を禁止するようにしてもよい。

また、復元操作要否判定部２１２は、自動的に成形動作を再開させた旨を表示装置６０に表示させてもよく、音声出力装置６１にその旨を音声出力させるようにしてもよく、或いは、ログ情報にその旨を表す情報を追加するようにしてもよい。

復元操作支援部２１３は、復元操作要否判定部２１２により復元操作が必要であると判定された場合に、操作者による復元操作の実行を支援するための機能要素であり、例えば、成形機センサ５０や周辺機器センサ５１の出力に基づいて、必要となる一又は複数の復元操作を決定し、決定した復元操作の内容及び実行順を表示装置６０に表示させ、或いは、その内容及び実行順を音声出力装置６１に音声出力させる。

また、復元操作支援部２１３は、決定した復元操作以外の操作が行われるのを防止するために、或いは、決定した復元操作が、決定した実行順以外の順序で行われるのを防止するために、インターロックを設定するようにしてもよい。

また、復元操作支援部２１３は、停電発生時からの経過時間が所定時間を超えている場合には、パージ処理を自動的に実行するようにしてもよい。具体的には、復元操作支援部２１３は、射出シリンダ用ヒータで射出シリンダを設定温度まで加熱した上で、その射出シリンダ内に新たな樹脂ペレットを供給し、射出シリンダ内に残留していた樹脂を射出シリンダ外に排出する。

また、復元操作支援部２１３は、周辺機器センサ５１の出力に基づいて一又は複数の周辺機器が作動不能状態にあることを検知した場合、或いは、一又は複数の周辺機器センサ５１からの出力を受信できない場合には、それら一又は複数の周辺機器に対してリセット信号を出力して周辺機器をリセットするようにしてもよい。

停電時制御継続可否判定部２１４は、蓄電装置２３に蓄電された電力によるコントローラ２１の停電時制御処理を継続させることができるか否かを判定するための機能要素であり、例えば、蓄電装置２３の蓄電電圧に基づいてコントローラ２１による停電時制御処理の継続の可否を判定する。

具体的には、停電時制御継続可否判定部２１４は、蓄電装置２３の蓄電電圧が所定電圧以上の場合に、コントローラ２１による停電時制御処理を継続させるようにし、反対に、蓄電装置２３の蓄電電圧が所定電圧を下回った場合に、コントローラ２１による停電時制御処理を停止させるべくコントローラ２１のシャットダウン処理を実行する。

なお、「シャットダウン処理」とは、例えば、コントローラ２１の再起動に備え、ＣＰＵが実行している各種データ処理に必要なデータ等をＳＲＡＭやフラッシュメモリ等の不揮発性記憶媒体に退避させ、それら各種データ処理を終了させた上で、コントローラ２１に対する給電を完全に停止させる処理を意味する。

次に、図３を参照しながら、成形制御システムＳＹＳによる停電時制御処理の流れについて説明する。なお、図３は、その停電時制御処理の流れを示すフローチャートであり、成形制御システムＳＹＳは、シャットダウン処理によりコントローラ２１が完全に停止されるまで、その停電時制御処理を所定周期で繰り返し実行するものとする。

最初に、制御部２０のコントローラ２１は、停電判定部２１１により、交流電圧検出回路２４の出力に基づいて停電発生の有無を判定する（ステップＳ１）。

停電が発生していないと判定した場合（ステップＳ１のＮＯ）、コントローラ２１は、今回の停電時制御処理を終了させる。

停電が発生したと判定した場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、コントローラ２１は、表示装置６０や音声出力装置６１に対して制御信号を出力し、停電が発生した旨を表示或いは音声出力させて、操作者にその旨を通知する（ステップＳ２）。

なお、停電が発生すると（交流電源１０からの交流電力の供給が途絶えると）、射出成形機は、交流電力によるコントローラ２１の動作を蓄電装置２３に蓄電された電力によるコントローラ２１の動作に自動的に切り換え、電動モータ４０等のコントローラ２１以外の構成要素の動作を停止させる。

その後、コントローラ２１は、停電判定部２１１により、交流電圧検出回路２４の出力に基づいて停電解消の有無を判定する（ステップＳ３）。

停電が解消したと判定した場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、コントローラ２１は、復元操作要否判定部２１２により、成形動作を再開させるための復元操作を省略することができるか否かを判定する（ステップＳ４）。

復元操作を省略することができると判定した場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、コントローラ２１は、操作者による操作入力を求めることなく自動的に成形動作を再開させた上で（ステップＳ５）、今回の停電時制御処理を終了させる。

一方、復元操作を省略することができないと判定した場合（ステップＳ４のＮＯ）、コントローラ２１は、復元操作支援部２１３により、成形動作を再開させるために必要な復元操作の内容及び実行順を表示装置６０に表示させる（ステップＳ６）。なお、コントローラ２１は、成形動作を再開させるために必要な復元操作の内容のみを表示するようにしてもよい。

また、コントローラ２１は、復元操作支援部２１３により、決定した復元操作以外の操作が行われるのを防止し、且つ、決定した実行順以外の順序で復元操作が行われるのを防止するために、インターロックを設定する（ステップＳ７）。

このように、コントローラ２１は、復元操作に関する情報の表示、及び、インターロックの設定を行った上で、今回の停電時制御処理を終了させる。なお、復元操作に関する情報の表示、及び、インターロックの設定は、同時に行われてもよく、インターロックの設定を行った後に復元操作に関する情報の表示を行うようにしてもよい。

ステップＳ３において、停電が解消していないと判定した場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、コントローラ２１は、停電時制御継続可否判定部２１４により、蓄電装置２３に蓄電された電力によるコントローラ２１の停電時制御処理を継続させることができるか否かを判定する（ステップＳ８）。

蓄電装置２３の蓄電電圧が所定電圧以上であるため蓄電装置２３に蓄電された電力によるコントローラ２１の停電時制御処理を継続させることができると判定した場合（ステップＳ８のＹＥＳ）、コントローラ２１は、ステップＳ３に戻って停電解消の有無を判定する。

一方、蓄電装置２３の蓄電電圧が所定電圧を下回ったため蓄電装置２３に蓄電された電力によるコントローラ２１の停電時制御処理を継続させることができないと判定した場合（ステップＳ８のＮＯ）、コントローラ２１は、シャットダウン処理を実行し（ステップＳ９）、停電時制御処理を終了させる。

以上の構成により、成形制御システムＳＹＳを搭載する射出成形機は、停電中に使用可能な電力を蓄電する蓄電装置２３を有することによって、停電中であっても、蓄電装置２３に蓄電された電力によりコントローラ２１が停電時制御処理を実行できるようにし、停電解消時に、停電発生により停止した成形動作を自動的に再開させることができる。

また、成形制御システムＳＹＳを搭載する射出成形機は、成形機センサ５０や周辺機器センサ５１の出力に基づいて成形動作を再開させるための復元操作の要否を判定し、復元操作が不要と判定した場合に、操作者による操作入力なしに、停電発生により停止した成形動作を自動的に再開させるので、成形動作を再開させる際の操作者の負担（復元操作の要否の判断、適切な順序に従った復元操作の実行等である。）を取り除くことができる。

また、成形制御システムＳＹＳを搭載する射出成形機は、復元操作が不要と判定した場合に、成形動作を再開させることに対する操作者による確認を促し、操作者による確認を得た上で成形動作を再開させるので、操作者の意思に反して成形動作を再開させてしまうのを防止しながらも、成形動作の再開に要する時間を短縮することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例において、成形制御システムＳＹＳは、復元操作要否判定部２１２により、成形動作を再開させるための復元操作を省略することができないと判定した場合であっても、その復元操作の内容によっては、操作者による操作入力を求めることなしにその復元操作を自動的に実行した上で、操作者による操作入力を求めることなしにそのまま成形動作を再開させるようにしてもよい。

１０・・・交流電源２０・・・制御部２１・・・コントローラ２２・・・スイッチング電源２３・・・蓄電装置２４・・・交流電圧検出回路３０・・・電力変換部３１・・・ダイオードモジュール３２・・・コンデンサ３４・・・インバータ回路４０・・・電動モータ５０・・・成形機センサ５１・・・周辺機器センサ６０・・・表示装置６１・・・音声出力装置２１０・・・成形制御部２１１・・・停電判定部２１２・・・復元操作要否判定部２１３・・・復元操作支援部２１４・・・停電時制御継続可否判定部ＳＹＳ・・・成形制御システム

Claims

停電中に使用可能な電力を蓄電する蓄電装置を備えた射出成形機であって、
停電解消時に、停電発生により停止した成形動作を再開させるための復元操作の要否を判定する復元操作要否判定部を備える、
ことを特徴とする射出成形機。
前記復元操作要否判定部は、前記復元操作が不要と判定した場合に、操作者による操作入力なしに、停電発生により停止した成形動作を自動的に再開させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
前記復元操作要否判定部は、前記復元操作が不要と判定した場合に、成形動作の再開に対する操作者による確認を促し、操作者による確認を得た上で成形動作を再開させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。