JP5890503B1 - 複数の射出装置を備えた射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の射出装置を備えた射出成形機に異常が発生した場合に、適切な処理によって射出成形機を停止させる。【解決手段】複数の射出装置を備えた射出成形機において、異常が検出された場合には、他の射出装置にも異常情報を出力する。他の射出装置からの異常情報を取得した射出装置は、予め設定された設定された他機異常情報に対応する異常処理設定に基づいて異常処理を行う。これにより、射出成形機において異常が発生したときに、異常が発生した射出装置以外の射出装置が駆動を続けて想定外の成形品が成形されてしまったり、不適切な停止がされることでその後の復旧作業に手間取ったり、さらに別の問題を引き起こしたりするといったことを防ぐことが可能となる。【選択図】図２

Description

本発明は射出成形機に関し、特に１つの型締機構に複数の射出装置を備えた射出成形機に関する。

射出成形機において、２色以上の材料や異なる材料を用いて射出成形を行う場合がある。そのような場合には、１つの金型及び型締装置に対して２組の射出装置を具備し、この２組の射出ユニットによって、２種類の樹脂を金型内に射出することによって成形品を得るようにしている。

特許文献１〜３にも、１つの型締装置に対して複数の射出装置を備え、これらの複数の射出装置を順次作動させて複数の材料からなる一体の成形品を成形する成型方法及び射出成形機に関する技術が開示されている。また、特許文献２には、２台の射出成形機のそれぞれの射出成形機における単独動作を所定の順序でシーケンス制御する技術が開示されている。

特開平１０−５８４７９号公報 特開２００１−７９８７７号公報 特開２００１−２１９４５６号公報

特許文献１〜３に開示されている技術は、複数の射出装置を用いて一体の成形品を成形することについては開示されているものの、異常が生じたときの処理については記載されていない。そのため、異常が起きたときに異常が起きた射出装置自体を停止しても、他の射出装置については適切な処理を行なわないために、他の射出装置の駆動により想定外の成形品が成形されてしまうおそれがあった。

そこで本発明は、複数の射出装置を備えた射出成形機に異常が発生した場合に、適切な処理によって射出成形機を停止させることを目的とする。

本願の請求項１に係る発明では、複数の射出装置と、前記複数の射出装置のそれぞれに対応する複数の制御装置とを備えた射出成形機であって、前記複数の制御装置を構成するそれぞれの制御装置は、前記制御装置に対応する射出装置の異常を検出する異常検出手段と、該異常検出手段によって検出した異常の種類に対応する異常情報を出力する異常情報出力手段と、前記複数の制御装置に含まれる、前記制御装置以外の他の制御装置の異常情報出力手段が出力した異常情報を他機異常情報として取得する他機異常情報取得手段と、を備え、該他機異常情報取得手段が前記他機異常情報を取得すると、予め設定された他機異常情報に対応する異常処理設定に基づいて異常処理を行うことを特徴とする複数の射出装置を備えた射出成形機が提供される。

請求項１に係る発明では、異常発生時に、射出成形機を構成する他の射出装置の制御装置に対して異常情報を出力して、異常情報を受け取った他の射出装置の制御装置は、予め設定された他機異常情報に対応する異常処理設定に基づいて異常処理を行うようにしたことによって、射出成形機において異常が発生したときに、異常が発生した射出装置以外の射出装置が駆動を続けて想定外の成形品が成形されてしまったり、不適切な停止がされることでその後の復旧作業に手間取ったり、さらに別の問題を引き起こしたりするといったことを防ぐことが可能となる。

本願の請求項２に係る発明では、複数の射出装置と、前記複数の射出装置のそれぞれに対応する複数の制御装置とを備えた射出成形機であって、前記複数の制御装置を構成するそれぞれの制御装置は、前記制御装置に対応する射出装置の異常を検出する異常検出手段と、該異常検出手段によって検出した異常の種類に対応する異常処理情報を、予め設定された異常の種類に対応する異常処理設定から読みだして出力する異常処理情報出力手段と、前記複数の制御装置に含まれる、前記制御装置以外の他の制御装置の異常情報出力手段が出力した異常処理情報を他機異常処理情報として取得する他機異常処理情報取得手段と、を備え、該他機異常処理情報取得手段が前記他機異常処理情報を取得すると、該他機異常処理情報に基づいて異常処理を行うことを特徴とする複数の射出装置を備えた射出成形機が提供される。

請求項２に係る発明では、異常発生時に、射出成形機を構成する他の射出装置の制御装置に対して異常処理情報を出力して、異常処理情報を受け取った他の射出装置の制御装置は、受け取った異常処理情報に基づいて異常処理を行うようにしたことによって、射出成形機において異常が発生したときに、異常が発生した射出装置以外の射出装置が駆動を続けて想定外の成形品が成形されてしまったり、不適切な停止がされることでその後の復旧作業に手間取ったり、さらに別の問題を引き起こしたりするといったことを防ぐことが可能となる。

本願の請求項３に係る発明では、前記他機異常情報取得手段が取得する他機異常情報は、該他機異常情報を出力した制御装置を特定する異常発生元特定情報を含むことを特徴とする請求項１記載の複数の射出装置を備えた射出成形機が提供される。
請求項３に係る発明では、他機異常情報が、それを出力した制御装置を特定する異常発生元特定情報を含むようにしたことによって、射出装置毎に異なる異常処理を行う必要がある場合などに、異常情報がいずれの射出装置から出力されたのかを特定することが可能となる。

本発明により、複数の射出装置を備えた射出成形機に異常が発生した場合に、適切な処理によって射出成形機を停止させることが可能となる。

本発明の実施形態におけるそれぞれの射出装置の構成図である。 本発明の実施形態における複数の射出装置を備えた射出成形機の構成図である。 本発明の実施形態における射出装置の制御装置間の信号の入出力の様子を示した図である。 本発明の第１の実施形態において射出装置で異常が発生したときの異常処理設定を示した図である。 本発明の第１の実施形態の動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態の動作の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図２は、本実施形態の複数の射出装置を備えた射出成形機の構成図であり、図１は、図２に示されているそれぞれの射出成形機の構成図である。射出成形機は一般に機台上に射出装置と型締装置とを備えており、図１においては、そのうちの射出装置に相当する射出機構部１と、その射出機構部を全体的に制御する制御装置１０について記載されている。

射出機構部１においては、スクリュ４が挿入されたシリンダ２の先端にノズル３が装着され、シリンダ２の後端部には樹脂ペレットをシリンダ２に供給するホッパ５が取り付けられている。また、スクリュ４を軸方向に駆動する駆動手段としての射出用サーボモータＭ１、伝動機構８等が備えられており、これらの射出用サーボモータＭ１、伝導機構８等によってスクリュ４は軸方向に駆動され、射出及び背圧制御がなされる。また、スクリュ４を回転させるための回転駆動手段としてのサーボモータＭ２と、ベルト、プーリ等で構成される伝動機構７が備えられており、これらのサーボモータＭ２、ベルト、プーリ等で構成される伝導機構７によってスクリュ４が回転駆動されるようになっている。

射出用サーボモータＭ１、スクリュ回転用サーボモータＭ２には、それぞれ、その回転位置・速度を検出する位置・速度検出器Ｐｅｎｃ１、位置・速度検出器Ｐｅｎｃ２が取り付けられている。これら位置・速度検出器Ｐｅｎｃ１，Ｐｅｎｃ２によって、スクリュ４の位置（スクリュ軸方向の位置）、移動速度（射出速度）、スクリュ４の回転速度を検出できる。また、スクリュ４に加わる溶融樹脂からのスクリュ軸方向に受ける力を検出するロードセル等の力検出器６が設けられている。

ＰＭＣＣＰＵ１７には、射出成形機のシーケンス動作を制御するシーケンスプログラム等を記憶したＲＯＭ１８および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ１９が接続されている。ＣＮＣＣＰＵ２０には、射出成形機を全体的に制御する自動運転プログラム等を記憶したＲＯＭ２１および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ２２が接続されている。

サーボＣＰＵ１５には、位置ループ、速度ループ、電流ループの処理を行うサーボ制御専用の制御プログラムを格納したＲＯＭ１３やデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ１４が接続されている。更に、サーボＣＰＵ１５には、サーボＣＰＵ１５からの指令に基づいて、射出用サーボモータＭ１を駆動するサーボアンプ１１や、スクリュ回転用サーボモータＭ２を駆動するサーボアンプ１２が接続されている。

各サーボモータＭ１，Ｍ２には、前述したように、それぞれ位置・速度検出器Ｐｅｎｃ１，Ｐｅｎｃ２が取り付けられている。これら位置・速度検出器Ｐｅｎｃ１，Ｐｅｎｃ２からの出力が、サーボＣＰＵ１５にフィードバックされる。サーボＣＰＵ１５は、ＣＮＣＣＰＵ２０から指令される各軸（射出用サーボモータＭ１、または、スクリュ回転用サーボモータＭ２）への移動指令と位置・速度検出器Ｐｅｎｃ１、位置・速度検出器Ｐｅｎｃ２からフィードバックされる検出位置と検出速度に基づいて、位置、速度のフィードバック制御を行うとともに、電流フィードバック制御も実行して、射出用サーボモータＭ１を駆動するサーボアンプ１１、及び、スクリュ回転用サーボモータＭ２を駆動するサーボアンプ１２を駆動制御する。

また、位置・速度検出器Ｐｅｎｃ１からの位置フィードバック信号により、スクリュ４の前進位置（軸方向位置）を求める現在位置レジスタが設けられており、該現在位置レジスタによりスクリュ位置を検出できるように構成されている。また、サーボＣＰＵ１５には、力検出器６での検出信号をＡ／Ｄ変換器１６でデジタル信号に変換した樹脂圧力（スクリュにかかる樹脂圧力）が入力されている。

液晶表示装置などで構成される表示装置を有するＬＣＤ／ＭＤＩ（表示装置付き入力装置）２５は、ＬＣＤ表示回路２４を介してバス２６に接続されている。さらに、不揮発性メモリで構成される成形データ保存用ＲＡＭ２３もバス２６に接続されている。この成形データ保存用ＲＡＭ２３には射出成形作業に関する成形条件と各種設定値、パラメータ、マクロ変数等が記憶されている。
また、通信回線との信号の送受信を制御する通信制御部２７、及び、入出力信号を制御するＩ／Ｏ制御部２８も設けられ、いずれもバス２６に接続されている。

以上の構成により、ＰＭＣＣＰＵ１７が射出成形機全体のシーケンス動作を制御し、ＣＮＣＣＰＵ２０がＲＯＭ２１の運転プログラムや成形データ保存用ＲＡＭ２３に格納された成形条件等に基づいて各軸のサーボモータＭ１，Ｍ２に対して移動指令の分配を行ない、サーボＣＰＵ１５は、各軸（射出用サーボモータＭ１やスクリュ回転用サーボモータＭ２）に対して分配された移動指令と、位置・速度検出器Ｐｅｎｃ１，Ｐｅｎｃ２で検出された位置および速度のフィードバック信号等に基づいて、従来と同様に位置ループ制御、速度ループ制御、さらには電流ループ制御のサーボ制御を行い、いわゆるデジタルサーボ処理を実行する。

射出成形機における成形動作工程には、大きく分けて、型締装置において金型を閉じ型締めを行う型閉工程、射出装置においてスクリュを前進させて溶融樹脂を金型内に射出し充填させる射出工程、溶融樹脂が金型内に充填された後、金型内の樹脂の圧力を制御する保圧工程、金型内の樹脂を冷却する冷却工程、スクリュに背圧をかけながら回転させて樹脂を溶融させ、該溶融樹脂を計量する計量工程、計量終了後から射出開始までの間においてスクリュ４を軸方向に移動させて圧力制御を行う予備射出工程、型締装置において金型を開く型開工程、金型内から成形品を突き出して取り出す突出工程（エジェクト工程）等がある。そして、一般に、射出成形機のスクリュ動作の制御方法として、射出開始から所定のスクリュ位置に到達するまではスクリュ位置・速度制御を行い、所定のスクリュ位置（射出保圧切替位置）に到達した後は圧力制御に切替えて、保圧を行う制御方法が広く採用されている。
本発明によれば、射出・保圧工程においては、前記力検出器６を用いて検出した力検出値に基づいて圧力制御を行うため、信号検出の応答速度に遅れを生じること無く、高応答な圧力制御を行うことができる。

図２は、先に説明したとおり、本実施形態の複数の射出装置を備えた射出成形機の構成図である。それぞれの射出機構部（１，１０１）及び制御装置（１０，１１０）の構成はいずれも同じであり、制御装置１０の通信制御部２７と制御装置１１０の図示しない通信制御部の間は通信回線によって接続されており、制御装置１０のＩ／Ｏ制御部２８と制御装置１１０の図示しないＩ／Ｏ制御部との間は入出力信号が入出力する構成とされている。

それぞれのサーボモータ（Ｍ１，Ｍ２）に設けられている位置・速度検出器（Ｐｅｎｃ１，Ｐｅｎｃ２）は動作中に位置や速度に異常が検出された場合には異常信号を出力する。また、力検出器６についても、スクリュ４が動作中に圧力の異常が検出された場合には異常信号を検出する。
さらに、それぞれのサーボモータ（Ｍ１，Ｍ２）を駆動するサーボアンプ（１１，１２）には、サーボモータ（Ｍ１，Ｍ２）を駆動する電流を検出する図示しない電流検出器が備えられていて、電流のフィードバック制御を行うとともに、サーボモータ（Ｍ１，Ｍ２）が回転中に電流の異常が検出された場合には、異常信号を出力する。

また、射出装置のシリンダ２には樹脂を溶融する図示しないヒータ及び実温度を検出する熱電対が設けられており、設定温度にしたがって温度制御を行うとともに、実温度が規定範囲を超えた場合には異常信号を出力する。このように、射出装置には様々な検出器が備えられていて、異常を検出して異常信号を出力している。

図４（ａ）は、本実施形態において、射出装置の制御装置（１０，１１０）が、当該制御装置（１０，１１０）に対応する射出装置から異常信号を検出したときの異常処理設定を示した図である。図４（ａ）に示されているように、射出装置で発生した異常情報の種類に応じて、設定された異常処理を実行する。

本実施形態においては、各制御装置（１０，１１０）において当該制御装置（１０，１１０）に対応する射出装置から異常信号を検出して、図４（ａ）に示されているようにあらかじめ設定された異常の種類に対応した異常処理の設定にしたがって異常処理を実施し、同時に、検出した異常信号を他の射出装置の制御装置に送信する。射出機構部の制御装置間の信号の入出力手段としては、図３（ａ）に示されているように、リレーや半導体出力などによる電気的な信号を、Ｉ／Ｏ制御部２８経由で入出力することもできるし、図３（ｂ）に示されているように、射出装置間を通信回線４０で接続して、通信制御部２７経由でデータを入出力するようにしてもよい。
なお、射出装置毎に異なる異常処理を行う必要が有り、異常情報がいずれの射出装置から出力されたのかを特定する必要がある場合には、射出装置毎に付与されたＩＤ等の射出装置特定情報（異常発生元特定情報）を異常情報に含めて異常信号として出力するようにしてもよい。

一方、他の射出装置からの異常信号を受信した射出装置は、図４（ｂ）に示されているようにあらかじめ設定された他の射出装置の異常情報ごとの異常処理の設定に基づいて異常処理を行う。異常処理には、図４（ｂ）に示されている射出圧力の過大、樹脂のなくなり、加熱シリンダ温度の過大、射出圧力の規定値からのはずれに加えて、瞬時の運転停止、その成形サイクル終了後の運転停止、ヒータのオフ、ヒータ設定温度の低温への変更、射出装置の後退、樹脂の排出、アラームランプやブザーなどの警報出力、画面への異常情報の表示、不良品信号の出力などがある。これらの異常処理はそれぞれの異常処理を単独で適用してもよいし、複数を組み合わせて適用させてもよい。

次に、図４に基づいて、本発明で異常が検出された際の異常処理の具体的な事例を説明する。以下の説明では、２つの射出装置を備えた射出成形機において、それぞれの射出装置を第１の射出装置および第２の射出装置と呼ぶこととする。
第１の事例は射出圧力が過大になった場合である。第１の射出装置において射出中の圧力が過大になった場合に、さらに第２の射出装置が射出を行うと、圧力が過大になり金型を破損する可能性がある。そのため、図４に示されているように、第１の射出装置を瞬時に運転停止して警報出力を行うとともに、第２の射出装置は射出を開始しないようにしている。

第２の事例は樹脂がなくなった場合である。第１の射出装置において樹脂がなくなった場合には、第２射出装置を即座に停止しなくても金型の破損等の問題は発生しない。そのため、図４に示されているように、第１の射出装置をその成形サイクルが終了した時点で運転を停止させ、ヒータの設定温度を低温に変更して警報出力を行う。それとともに、第２の射出装置もその成形サイクルを終了後に運転を停止してヒータをオフとする。この事例の場合には、さらに第１、第２の射出装置をそれぞれ後退させて、樹脂の準備ができるまでそれぞれの加熱シリンダの温度を下げたり、樹脂を排出するなどして、加熱シリンダ内の樹脂劣化を防止するようにしてもよい。

次に本実施形態の動作について、図５のフローチャートに基づいてステップ毎に説明する。
・（ステップＳＡ１）射出装置において異常が発生したかどうかを判定する。発生した場合（ＹＥＳ）はステップＳＡ２に進み、発生していない場合（ＮＯ）にはステップＳＡ４に進む。
・（ステップＳＡ２）異常の種類に応じて制御装置から異常信号により異常情報を出力する。

・（ステップＳＡ３）制御装置のメモリに記憶された処理設定（図４（ａ））に従って、射出装置の異常処理を行って、運転を終了する。
・（ステップＳＡ４）制御装置に対して、他の射出装置の制御装置から異常信号により異常情報が入力されたかどうかを判定する。入力された場合（ＹＥＳ）はステップＳＡ５に進み、入力されていない場合（ＮＯ）はステップＳＡ１に戻る。
・（ステップＳＡ５）制御装置のメモリに記憶された処理設定（図４（ｂ））に従って、射出装置の異常処理を行って、運転を終了する。

先の実施形態においては、制御装置（１０，１１０）が異常信号を検出すると、図３に示したような手法で制御装置間で異常信号により異常情報を入出力し、各制御装置上で異常信号の異常情報に基づく異常処理を行うようにしているが、別の実施形態としては、異常信号によって異常情報を送受信する代わりに、異常の種類に応じた異常処理を異常信号によって入出力するようにしてもよい。

本実施形態の場合、各射出装置の制御装置には、制御装置に対応する射出装置に異常が発生したときの図４（ａ）の表、および他の射出装置異常が発生したときの図４（ｂ）の表の両方の設定を記憶しておく。そして、制御装置において射出装置において発生した異常を検出すると、図４（ａ）の表に従って当該射出装置に対して異常処理を行うとともに、図４（ｂ）の表に基づいて、検出した異常の種類に対応する他の射出装置の異常処理情報を読み出して出力する。そして、異常処理情報を他の射出装置から取得した射出装置の制御装置は、取得した異常処理情報に基づいて異常処理を行えばよい。なお、射出装置毎に異なる異常処理を行う必要が有り、異常情報がいずれの射出装置から出力されたのかを特定する必要がある場合には、射出装置毎に付与されたＩＤ等の射出装置特定情報（異常発生元特定情報）を異常情報に含めるようにしてもよい。

次に本実施形態の動作について、図６のフローチャートに基づいてステップ毎に説明する。
・（ステップＳＢ１）射出装置において異常が発生したかどうかを判定する。発生した場合（ＹＥＳ）はステップＳＢ２に進み、発生していない場合（ＮＯ）にはステップＳＢ５に進む。
・（ステップＳＢ２）異常の種類に応じて制御装置から異常信号により異常処理情報を出力する。
・（ステップＳＢ３）異常処理情報に従って、射出装置の異常処理を行う。

・（ステップＳＢ４）他の射出装置の制御装置に対して異常処理情報を出力する。
・（ステップＳＢ５）制御装置に対して、他の射出装置の制御装置から異常信号により異常処理情報が入力されたかどうかを判定する。入力された場合（ＹＥＳ）はステップＳＢ６に進み、入力されていない場合（ＮＯ）はステップＳＢ１に戻る。
・（ステップＳＢ６）異常処理情報に従って、射出装置の異常処理を行う。

１ 射出機構部
２ シリンダ
３ ノズル
４ スクリュ
５ ホッパ
６ 力検出器
７ 伝導機構
８ 伝導機構
１０ 制御装置
４０ 通信回線
１０１ 射出機構部
１０２ シリンダ
１０３ ノズル
１０４ スクリュ
１０５ ホッパ
１０６ 力検出器
１０７ 伝導機構
１０８ 伝導機構
１１０ 制御装置

Claims (3)

1. 複数の射出装置と、前記複数の射出装置のそれぞれに対応する複数の制御装置とを備えた射出成形機であって、
   前記複数の制御装置を構成するそれぞれの制御装置は、
   前記制御装置に対応する射出装置の異常を検出する異常検出手段と、
   該異常検出手段によって検出した異常の種類に対応する異常情報を出力する異常情報出力手段と、
   前記複数の制御装置に含まれる、前記制御装置以外の他の制御装置の異常情報出力手段が出力した異常情報を他機異常情報として取得する他機異常情報取得手段と、を備え、
   該他機異常情報取得手段が前記他機異常情報を取得すると、予め設定された他機異常情報に対応する異常処理設定に基づいて異常処理を行うことを特徴とする複数の射出装置を備えた射出成形機。
2. 複数の射出装置と、前記複数の射出装置のそれぞれに対応する複数の制御装置とを備えた射出成形機であって、
   前記複数の制御装置を構成するそれぞれの制御装置は、
   前記制御装置に対応する射出装置の異常を検出する異常検出手段と、
   該異常検出手段によって検出した異常の種類に対応する異常処理情報を、予め設定された異常の種類に対応する異常処理設定から読みだして出力する異常処理情報出力手段と、
   前記複数の制御装置に含まれる、前記制御装置以外の他の制御装置の異常情報出力手段が出力した異常処理情報を他機異常処理情報として取得する他機異常処理情報取得手段と、を備え、
   該他機異常処理情報取得手段が前記他機異常処理情報を取得すると、該他機異常処理情報に基づいて異常処理を行うことを特徴とする複数の射出装置を備えた射出成形機。
3. 前記他機異常情報取得手段が取得する他機異常情報は、該他機異常情報を出力した制御装置を特定する異常発生元特定情報を含むことを特徴とする請求項１記載の複数の射出装置を備えた射出成形機。

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