JP5950956B2 - 成形システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の成形機を集中制御装置により管理する成形システムに関するものである。

従来、複数の成形機を集中制御装置により管理する成形システムとしては特許文献１または特許文献２に記載されたものなどが知られている。特許文献１は、複数のホットプレスをホストコンピュータ（ＰＬＣ）から制御するものであり、それぞれのホットプレスには、コントローラが設けられている。そしてホストコンピュータから送られる一連のプロセス制御プログラムを実行するとともに、プレス側のコントローラによって温度制御、圧力制御、真空制御などが行われるようになっている。

また特許文献２は、複数の射出成形機の管理支援装置に関するものであり、射出成形機側の制御端末装置、センタ管理端末装置、サーバ本体がネットワークを介して接続され、各種情報の送受信が可能となっている。そしてサーバ本体のサーバ演算手段には日時を計時する計時手段が備えられるとともに、前記制御端末装置やセンタ管理端末装置の計時手段と時間を合わせる処理を行うことが記載されている。

特開２００５−２６２２４５号公報（請求項１、００１６、図１、図２） 特開２００４−３１８２６２号公報（請求項１、００７９、図１）

しかしながら特許文献１では、ホットプレスの側とホストコンピュータの側にそれぞれタイマを有していたとしても、相互のタイマの時刻合わせを自動的に行う機能を備えていなかった。そのため作業者がプレスのコントローラの時刻をホストコンピュータの時刻に合わせる必要があった。また特許文献２は、端末間で時刻合わせを行うものであるが、シーケンス制御を行うプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を介する時刻合わせについては何ら考慮されたものではなかった。

特許文献２では射出成形機側の制御端末装置、センタ管理端末装置、サーバ本体がネットワークにおいてサーバの側から時刻合わせ手段により各射出成形機の時刻を合わせることが記載されているが、このシステムはソフト作成作業が複雑になるという問題があった。即ち特許文献２では少なくともサーバと射出成形機側の制御端末の双方に専用の時刻合わせのソフトを常駐させる必要があるので、その開発のためには双方の制御装置の知識が必要となり、結果的にコストも高いものとなる。

そこで本発明では、シーケンス制御を行うプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を介在させて集中制御装置とデータ処理用コントローラの時刻合わせを比較的容易かつ比較的安価に構築することができる成形システムを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の成形システムは、複数の成形機を集中制御装置により管理する成形システムにおいて、成形機にはシーケンス制御を行うプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）と、前記成形機の成形に関する設定、表示、記録を行うデータ処理用コントローラとが設けられ、データ処理用コントローラに時刻合わせ手段を設けて前記プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を介して前記集中制御装置と前記データ処理用コントローラの時刻合わせを行うことを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の成形システムは、請求項１において、前記データ処理用コントローラの時刻合わせ手段がプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）から時刻合わせ開始ビット信号を読み出したら時刻合わせを開始することを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の成形システムは、請求項１または請求項２において、前記データ処理用コントローラに記録される成形データにはファイル名またはファイルデータに時刻情報が含まれることを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の成形システムは、請求項３において、前記集中制御装置に記録または表示される成形機の稼動データには時刻情報が含まれ、前記データ処理用コントローラの成形データの時刻情報と対比可能であることを特徴とする。

本発明の成形システムは、複数の成形機を集中制御装置により管理する成形システムにおいて、成形機にはシーケンス制御を行うプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）と、前記成形機の成形に関する設定、表示、記録を行うデータ処理用コントローラとが少なくとも設けられ、データ処理用コントローラに時刻合わせ手段を設けて前記プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を介して前記集中制御装置と前記データ処理用コントローラの時刻合わせを行うので、比較的容易かつ比較的安価に時刻合わせ機能を有するプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を用いた成形システムを構築することができる。

本実施形態の成形システムの概略図である。 本実施形態の成形機側制御装置のブロック図である。 本実施形態の成形システムによる時刻合わせのフローチャートである。 本実施形態の成形システムによる時刻合わせの際のビット信号出力に関する説明図である。 本実施形態の成形システムの集中制御装置側の成形ロットの表示画面と成形機側の成形データのファイル名の表示画面である。

図１、図２により本発明の実施形態（本実施形態）の成形システム１１について説明する。成形システム１１は、複数の成形機を集中制御装置により管理するものであり、ここではＮＯ．１〜ＮＯ．３の３台のプレス成形機１２，１３，１４と集中制御装置１５を備えている。なお成形システム１１のプレス成形機の台数は限定されるものではない。

図示は省略するがＮＯ．１〜ＮＯ．３のプレス成形機１２，１３，１４は、上盤と可動盤の間に熱媒によって加熱制御可能な熱板が複数枚設けられ、型締シリンダの作動によりそれぞれの熱板の間で基板を積層成形するホットプレス（成形機）である。またプレス成形機１２は基板等を搬入搬出する際に開閉可能な扉を有する真空チャンバを備えており、前記真空チャンバ内に熱板等が収容されている。プレス成形機１２は、熱媒を熱板に供給する熱媒供給用のポンプ（モータを含む）、型締シリンダに作動油を供給するポンプ（モータを含む）、および真空チャンバ内を真空吸引する真空ポンプ（モータを含む）を備える。プレス成形機１２，１３，１４において基板を積層する際の成形時間は、比較的長時間（以下の例に限定されるものではないが２０分〜６時間）となっている。なおプレス成形機１２は、上型と下型（または上熱板と下熱板の２枚の熱板）の間だけでプレス成形を行うものでもよい。

ＮＯ．１〜ＮＯ．３のプレス成形機１２，１３，１４に対応してそれぞれ設けられる成形機側制御装置１６について説明する。成形機側制御装置１６は、プレス成形機１２の作動順序のシーケンス制御を行うプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）１７（以下単にＰＬＣと略す）と、表示装置および設定入力装置であるタッチパネル１９に接続されプレス成形機１２の成形に関する設定、表示、記録を行うデータ処理用コントローラ１８と、型締シリンダ、型締シリンダに作動油を供給するポンプ用モータなどのアクチュエータ３０のクローズドルーブ制御を行う制御用コントローラ２８とを備えている。

ＰＬＣ１７は市販されている汎用コントローラにプレス成形機専用に構築されたラダープログラミングがされたものであり、プレス成形機１２の動作順序を処理する。図２では記載が省略されているがＰＬＣ１７にもＣＰＵ、タイマ、メモリ等を備える。制御用コントローラ２８は、アクチュエータ３０（アクチュエータを制御する圧力制御弁等を含む）と、油圧センサ、温度センサ、真空計などのセンサ２９（リミットスイッチ等のスイッチを含む）に接続されている。制御用コントローラ２８は、プレス成形機１２のアクチュエータ３０のクローズドループ制御を行うデジタルクローズドループコントローラ等を指し、図２では省略されているがＣＰＵ、タイマ、メモリ等を備える。また他の成形機において制御用コントローラ２８は、アクチュエータがサーボモータやサーボバルブの場合、サーボアンプを指す。

データ処理用コントローラ１８は市販されているパネルコンピュータにプレス成形機専用のプログラミングを行ったものである。データ処理用コントローラ１８は、中央演算装置であるＣＰＵ２０に接続されるバスラインにメモリ機能を有するＲＯＭ２１やＲＡＭ２２といったメモリ部が接続されている。またデータ処理用コントローラ１８は、外部のプレス成形機専用のタッチパネル１９と接続され、前記タッチパネル１９から設定入力されるデータを処理する入力処理部２３と、タッチパネル１９に表示されるデータを処理する出力処理部２４とが設けられている。またデータ処理用コントローラ１８の入力処理部２３と出力処理部２４は、フラッシュメモリ等の外部記憶媒体２５とデータを交換するＩ／Ｏの役割も有する。更に入力処理部２３は、センサ２９にも接続されるＩ／Ｏでもある。これらの機能からデータ処理用コントローラは、ヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）の機能を有する。

データ処理用コントローラ１８は、タイマ２６を有するとともに、時刻合わせ部２７を有している。時刻合わせ部２７には、時刻合わせ手段であるプログラムが格納されており、後述するように、成形機側制御装置１６のＰＬＣ１７を介して集中制御装置１５とデータ処理用コントローラ１８の時刻合わせを行う。図４に示されるようにデータ処理用コントローラ１８とＰＬＣ１７はＲＳ−２３２Ｃ等のシリアル通信手段により接続されている。またデータ処理用コントローラ１８と制御用コントローラ２８も接続されており、ＲＯＭ２１やＲＡＭ２２等のメモリ部は両者の間で共用されるものでもよく、成形機側制御装置１６としては種々の変形パターンが考えられる。

また図示は省略するが、成形システム１１においては、前工程から送られる基板をロット毎に準備してプレス成形機１２，１３，１４に送付するとともに成形後の基板をプレス成形機１２，１３，１４から取出して後工程に送るための種々の搬送装置が設けられている。

本実施形態では集中制御装置１５は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）３１（以下単にＰＬＣと略す）がコントローラとして採用されている。ＰＬＣ３１は、市販されている汎用コントローラであり、ＣＰＵ、タイマ、メモリ等を備える。そしてＰＬＣ３１にはタッチパネル３２等の入力装置と表示装置に接続されている。集中制御装置１５のＰＬＣ３１は、成形機側制御装置１６のＰＬＣ１７よりも上位の制御装置に相当する。集中制御装置１５のＰＬＣ３１とプレス成形機１２，１３，１４のＰＬＣ１７は、ＭＥＬＳＥＣ（登録商標）やＣＣ−Ｌｉｎｋ（登録商標）等の通信方式（シリアル通信）で接続される。また集中制御装置１５は、前記の搬送装置にも接続され、主にＰＬＣ３１によって前記の搬送装置のシーケンス制御が行われる。

次に成形システム１１の作動について説明する。図５に示されるように、前工程において処理された基板等が成形システム１１に送られてくると、集中制御装置１５のＰＬＣ３１では、プレス成形機１２，１３，１４の稼働状況を調べ、プレス成形を行うプレス成形機（一例としてＮＯ．１のプレス成形機１２）を決定する。この際に通常は作動していないプレス成形機か次に成形が終了するプレス成形機が搬入先のプレス成形機に選ばれる。しかし成形システム１１の複数のプレス成形機の種類が異なる場合は最適のプレス成形機が空くのを待って成形を行うようにしてもよい。そして集中制御装置１５のＰＬＣ３１の制御により、プレス成形可能な１ロット分の基板等が搬送装置を用いてプレス成形機１２へ搬送される。

１ロット分の基板等の搬送を受けた側のプレス成形機１２では、熱板に基板等の載置が確認されると成形機側制御装置１６のＰＬＣ１７の作動により、扉が閉鎖されて真空チャンバ内が外気と遮断される。次に真空ポンプの作動により、真空度または真空引き時間が所定の条件を満たすと型締シリンダの作動により可動盤と熱板が押し上げられて熱板間でプレス成形が開始される。またそれと同時か前後して熱媒供給用ポンプから温度制御された熱媒が熱板に供給されて熱板の温度制御（クローズドループ制御）が行われる。プレス成形においては、圧力検出用のセンサ２９により作動油の圧力が検出されて制御用コントローラ２８へ送られ、型締シリンダ等のクローズドループ制御が行われる。この際の前記の真空度、温度、圧力等の条件は、データ処理用コントローラ１８内のメモリ部であるＲＯＭ２１に保存されている成形条件が読み出されて制御がなされる。

プレス成形中の温度、圧力（油圧）、真空度等の成形データは、所定のスキャン周期ごとに読み取られて、ＣＳＶデータとしてデータ処理用コントローラ１８のＲＡＭ２２に保存される。この際、成形開始時間、成形完了時間も同時にファイル保存される。本実施形態では、保存される成形データのファイル名には開始時間（年月日時分秒）が用いられる。なおデータ形式およびファイル名については前記に限定されないが、成形データは、ファイル名またはファイルデータに時刻情報（年月日時分秒）が含まれ、時刻が判明できる形で保存される。またプレス成形中の温度、圧力、真空度等が予め設定した成形条件から設定値から一定以上乖離した場合は、異常データとして異常に関する履歴もＲＡＭ２２に保存される。

一方、集中制御装置１５のＰＬＣ３１の側でも、成形ロットＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４毎にどのプレス成形機１２，１３，１４のどの時間に成形がなされたか稼動データが保存される。集中制御装置１５に記録または表示される成形機の稼動データは時刻情報（年月日時分秒）が含まれ、前記データ処理用コントローラ１８の成形データの時刻情報と紐付けされて対比可能となっている。即ち作業者が集中制御装置１５のタッチパネル３２の画面上で成形ロットＬ１ごとに表示される成形時間を見て、プレス成形機１２側のデータ処理用コントローラ１８の成形データのどのファイルが対応するか識別可能となっていることが望ましい。そうすることにより同時並行的に複数のプレス成形機１２，１３，１４でプレス成形がなされる成形システム１１においても、成形ロットＬ１に対応する成形データの管理が容易になる。

または集中管理装置１５のタッチパネル３２の成形ロットＬ１の成形時間を含む部分（ロットデータは成形機の稼動データでもある）をタッチすると、プレス成形機１２のデータ処理用コントローラ１８から成形データのファイルが送られてきて、集中制御装置１５のタッチパネル３２に表示されるか、またはプリンタにプリントされるというように、機械的（制御的）に識別されるようにしてもよい。この際に成形データは単に数値として表示してもよく、グラフ等にして表示してもよい。またデータ処理用コントローラ１８に記憶されている異常に関する履歴データ（時刻情報を含む）についても、集中管理装置１５のタッチパネル３２に表示される成形ロットＬ１の時刻情報を含む成形データと、作業者または制御装置が比較して異常履歴データの有無が確認可能であることが望ましい。

次にデータ処理用コントローラ１８のタイマ２６の時刻を集中制御装置１５のタイマの時刻に合わせる時刻合わせ機能について説明する。上位の集中制御装置１５であるＰＬＣ３１は内蔵するタイマにより常時更新される時刻情報を有している。また下位の成形機側制御装置１６のＰＬＣ１７も同様に独自の内蔵されるタイマにより常時更新される時刻情報を有している。そして集中制御装置１５のＰＬＣ３１から成形機側制御装置１６のＰＬＣ１７時計データ書込み命令を出すことによりＰＬＣ１７の時刻をＰＬＣ３１の時刻に合わせる時刻合わせ（同期）が行われる。前記時刻合わせの１日当たりの回数や時間は限定されないが、後述するデータ処理用コントローラ１８と成形機側制御装置のＰＬＣ１７の時刻合わせの直前に行われることが望ましい。

次に成形機側制御装置１６のパネルコンピュータを用いたデータ処理用コントローラ１８とＰＬＣ１７の時刻合わせ（同期）について図３のフローチャートにより説明する。図３のフローチャートは、データ処理用コントローラ１８の時刻合わせ部２７のプログラムの手順として記載されている。本実施形態では、データ処理用コントローラ１８は、所定周期（例えば５秒ごと）に、ＰＬＣ１７から時刻合わせ開始ビット信号を読み出す（Ｓ１）。そして１日に１回時刻合わせを行う場合は、ＰＬＣ１７の時刻合わせ開始ビット信号が１日に１回ＯＮとなり、ＯＮになったことをデータ処理用コントローラ１８が検出したら（Ｓ２においてＹ）、ＰＬＣ１７の現在の時刻を読み出す（Ｓ３）。そしてデータ処理用コントローラ１８が、ＰＬＣ１７の時刻の読出しに成功したら（Ｓ４においてＹ）、タイマ２６は停止され、ＰＬＣ１７から読み出した時刻をデータ処理用コントローラ１８のタイマ２６にセットする（Ｓ６）。またＰＬＣ１７の時刻の読出しが出来なかった場合は、再度Ｓ３，Ｓ４のステップを繰り返す。そしてリトライ回数が３回目となったら（Ｓ５）、最初から時刻合わせをやり直す。

データ処理用コントローラ１８のタイマ２６にＰＬＣ１７の時刻がセットされたら（Ｓ６）、時刻変更データのＬＯＧが更新されＲＡＭ２２に保存される（Ｓ７）。そしてデータ処理用コントローラ１８は、時刻合わせ完了ビット信号をＯＮにしてＰＬＣ１７に送信する（Ｓ８）。ＰＬＣ１７は前記時刻合わせ完了ビット信号を受信すると、時刻合わせビット信号をＯＦＦにする（Ｓ９）。次にデータ処理用コントローラ１８は、ＰＬＣ１７の時刻合わせビット信号ＯＦＦを検出したら（Ｓ１０においてＹ）、時刻合わせ完了信号をＯＦＦにする（Ｓ１１）。時刻合わせ完了信号がＯＦＦになると同時にデータ処理用コントローラ１８のタイマ２６がスタートする。その後もデータ処理用コントローラ１８は次回の時刻合わせまで、所定周期ごとに、ＰＬＣ１７の時刻合わせビット信号がＯＮになっているかを読み出す（Ｓ１）ことを繰り返す。

本発明では、このようにデータ処理用コントローラ１８の時刻合わせ部２７のプログラムである時刻合わせ手段の側から成形機側制御装置１６のＰＬＣ１７を介して間接的に上位の集中制御装置１５のＰＬＣ３１と時刻合わせを行うことが可能となる。そのためデータ処理用コントローラ１８の時刻合わせ部２７に格納されるプログラムを作成することにより、比較的容易かつ比較的安価に時刻合わせ機能を有するプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）１７，３１とパネルコンピュータ（データ処理用コントローラ１８）を用いた成形システムを構築することができる。

プログラム作成について説明すると、集中制御装置１５のＰＬＣ３１を含む成形システム１１全体を構築するプログラム作成者は、成形機側制御装置１６のデータ処理用コントローラ１８のことを深く知らないことが多い。またシステム全体を構築する外部のプログラム作成者に、データ処理用コントローラ１８とＰＬＣ１７を介して間接的に上位の集中制御装置１５のＰＬＣ３１と時刻合わせを行うプログラム作成を依頼するとプログラム作成費用が高額となりがちである。しかし本発明の場合、データ処理用コントローラ１８に関するプログラミングの知識とＰＬＣ１７，３１に関する最低限の知識があれば前記時刻合わせが可能となるので、プレス成形機等の成形機メーカーのプロフラム作成者のみでも容易に時刻合わせのシステムが構築できるのである。

本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。成形システム１１における成形機は、熱板が多段に配置されたプレス成形機１２，１３，１４に限定されず、他のプレス成形機や、射出成形機、ダイカストマシン、圧縮成形機、真空成形機、ラミネータ装置、中空成形機、押出機、工作機械などのプレス成形機以外の産業機械であってもよい。また成形機は同一の種類のものが複数配設されるものに限定されず、ある成形品を製造するための製造ラインに別々の成形機が並べられたものでもよい。また上記した本実施形態では成形システム１１のプレス成形機１２，１３，１４は１つの工場の建屋内で構築されているが、それ以外に複数の工場にプレス成形機等の成形機が配置され、それぞれの工場に配置された成形機を有線や無線により上位の集中制御装置に接続して成形システムが構築されたものでもよい。

１１ 成形システム
１２，１３，１４ プレス成形機
１５ 集中制御装置
１６ 成形機側制御装置
１７，３１ プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）
１８ データ処理用コントローラ
１９，３２ タッチパネル
２６ タイマ
２７ 時刻合わせ部

Claims (4)

1. 複数の成形機を集中制御装置により管理する成形システムにおいて、
   成形機にはシーケンス制御を行うプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）と、前記成形機の成形に関する設定、表示、記録を行うデータ処理用コントローラとが少なくとも設けられ、
   データ処理用コントローラに時刻合わせ手段を設けて前記プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を介して前記集中制御装置と前記データ処理用コントローラの時刻合わせを行うことを特徴とする成形システム。
2. 前記データ処理用コントローラの時刻合わせ手段がプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）から時刻合わせ開始ビット信号を読み出したら時刻合わせを開始することを特徴とする請求項１に記載の成形システム。
3. 前記データ処理用コントローラに記録される成形データにはファイル名またはファイルデータに時刻情報が含まれることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成形システム。
4. 前記集中制御装置に記録または表示される成形機の稼動データには時刻情報が含まれ、前記データ処理用コントローラの成形データの時刻情報と対比可能であることを特徴とする請求項３に記載の成形システム。