JP6348161B2 - 射出成形機の制御装置及び管理システム - Google Patents

Description

本発明は、成形型の型締めを行う射出成形機の制御装置及び管理システムに関する。

射出成形機は、成形材料が射出される成形型（固定型、可動型）を有し、固定型に対し可動型を相対移動して接触させ、さらに所定の型締力を生じさせて射出成形を行う。仮に、型締力が所定よりも弱ければ成形型からの成形材料の漏れや成形品にバリ等が生じるおそれがある。逆に、型締力が所定よりも大きければ機械（例えば、可動型の駆動機構）の故障等が生じるおそれがある。

そのため、射出成形機は、所定の型締力となるように成形型を制御することが重要となる。例えば、特許文献１記載の射出成形機は、可動型（トグル機構のクロスヘッド）の位置と型締力から、クロスヘッドの進出可能な位置を計算し、成形型にかかる型締力を適正に制御するように構成されている。

特開平４−８６２０９号公報

ところで、上記のような射出成形機は、射出成形時に、所定の型締力を精度よく得るために、加工前に調整作業を行っている。調整作業では、例えば、成形型にかかる型締力を型締力センサにより検出して、可動型の型締完了位置（つまり、成形型の型締力）を調整する。しかしながら、型締力センサに異常が生じている場合には、型締力の調整自体が不良となってしまう。このように調整が不良となると、射出成形機は、型締めにおいて、例えば固定型と可動型との間に過大な型締力を発生させて、機械の故障等を招くおそれがある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、簡単な構成によって型締力が過大となることを抑制すると共に、型締力センサの異常を精度よく判定することができる射出成形機の制御装置及び管理システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、固定型と可動型との型締めを制御する射出成形機の制御装置であって、前記可動型を移動させて型締力を発生させるモータの駆動電流を制御し、且つ前記モータの駆動中に上限値を設定して前記駆動電流の上昇を制限するモータ駆動制御部と、前記可動型の位置を含む移動に係る情報を取得する移動状態取得部と、型締めされた前記固定型と前記可動型の型締力に係る情報を検出する型締力検出器から、該型締力に係る情報を取得する型締力取得部と、前記型締力に係る情報に基づき型締調整機構を動作させて前記可動型の型締完了位置を調整する型締調整部と、型締め中に、前記移動状態取得部の情報に基づき前記可動型の位置を認識し、且つ前記移動状態取得部の情報に基づき前記可動型の移動停止を認識した場合に、前記型締力検出器の異常を判定する異常判定処理部と、を備える。

また本発明の第２の態様は、固定型と可動型との型締めを制御する射出成形機の制御装置と、前記制御装置と情報通信可能に接続される集中管理装置とを備え、前記集中管理装置により複数の前記射出成形機の状態を管理する管理システムであって、複数の前記射出成形機の制御装置は、前記可動型を移動させて型締力を発生させるモータの駆動電流を制御し、且つ前記モータの駆動中に上限値を設定して前記駆動電流の上昇を制限するモータ駆動制御部と、前記可動型の位置を含む移動に係る情報を取得する移動状態取得部と、型締めされた前記固定型と前記可動型の型締力に係る情報を検出する型締力検出器から、該型締力に係る情報を取得する型締力取得部と、前記型締力に係る情報に基づき型締調整機構を動作させて前記可動型の型締完了位置を調整する型締調整部と、をそれぞれ備え、前記制御装置又は前記集中管理装置は、型締め中に、前記移動状態取得部の情報に基づき前記可動型の位置を認識し、且つ前記移動状態取得部の情報に基づき前記可動型の移動停止を認識した場合に、前記型締力検出器の異常を判定し、この異常の判定に基づき報知を行う。

本発明によれば、射出成形機の制御装置及び管理システムは、型締め中にモータ駆動制御部により駆動電流の上限値を設定して駆動電流の上昇を制限することで、可動型と固定型の型締力が過大となることを抑えることができる。つまり簡単な構成によって、過大な型締力による機械の破損等を抑制することができる。そして、駆動電流が制限される段階では可動型と固定型との間に大きな型締力が生じているとみなすことができ、制御装置又は集中管理装置は、型締め中に可動型の移動停止をさらに認識することで、型締力検出器の異常を精度よく判定することが可能となる。これにより、型締力検出器の異常を早期に発見して、成形品の製造不良や機械の破損等を低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る射出成形機、制御装置及び管理システムの全体構成を概略的に示す説明図である。 図１の制御装置の機能ブロック図である。 図３Ａは、クロスヘッドがタッチ位置に位置した状態を説明する概略側面図であり、図３Ｂは、クロスヘッドが型締完了位置に位置した状態を説明する概略側面図である。 型締力センサが正常である場合のクロスヘッドの位置、型締力及び駆動電流の時間変化の一例を示すグラフである。 型締力センサが異常である場合のクロスヘッドの位置、型締力及び駆動電流の時間変化の一例を示すグラフである。 第１実施形態に係る型締力センサの異常を判定する処理フローを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る射出成形機の制御装置の機能ブロック図である。 図７の制御装置において、型締力センサが異常である場合のクロスヘッドの位置、型締力及び駆動電流の時間変化の一例を示すグラフである。 第２実施形態に係る型締力センサの異常を判定する処理フローを示すフローチャートである。

以下、本発明に係る射出成形機の制御装置及び管理システムについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る射出成形機１０は、図１に示すように、固定型１２と可動型１４からなる成形型１６（金型）を型締めして、その内部のキャビティに成形材料を射出することで、図示しない成形品を形成する。射出成形機１０は、成形型１６の型締めを行う型締装置１８、型締装置１８を制御する型締制御装置２０、型締めされた成形型１６に樹脂材料を射出する射出装置２２及び射出装置２２を制御する射出制御装置（不図示）を有する。なお、型締制御装置２０は、射出装置２２を合わせて制御（つまり射出成形機１０の動作全体を制御）する構成でもよい。以下では、型締制御装置２０を、単に制御装置２０という。

また成形品を製造する工場は、通常、複数の射出成形機１０（図１中の射出成形機Ａ〜Ｄを参照）が設けられている。工場内は、複数の射出成形機１０Ａ〜１０Ｄの制御装置２０が集中管理装置２４に情報通信可能に接続されることで、管理システム２６が構築されている。この集中管理装置２４は、各射出成形機１０の状態を定常的に管理している。例えば、複数の射出成形機１０のうちいずれかに異常が生じたことを認識すると、集中管理装置２４は、工場（射出成形機１０）の管理者に向けてエラーを報知する。

また、本実施形態に係る射出成形機１０の制御装置２０及び管理システム２６は、適切な型締力を生じさせて機械の損傷を抑制すると共に、型締力を検出する型締力センサ６４の異常を判定することで、早期に対処を図ることを可能としている。これにより加工時に、射出成形機１０の型締めが高精度になされて、成形品の不良の発生等が低減される。以下、この射出成形機１０の制御装置２０及び管理システム２６について具体的に説明していく。

型締装置１８は、成形型１６の動作を行う型締機構２８と、射出成形における成形型１６の型締力（型厚）を調整する型締調整機構３０と、成形型１６から成形品を取り出すエジェクタ機構（不図示）とを備える。一方、射出装置２２は、成形型１６のキャビティに通じるゲートに接触して、成形材料を射出する先端が設けられたシリンダ２３を備える。また図示は省略するものの、射出装置２２は、シリンダ２３内に収容され回転により成形材料を流動させるスクリュー、シリンダ２３の周囲に配置されて加熱するヒータ、及びシリンダ２３に樹脂材料を供給するホッパ等を含んで構成される。

型締装置１８の型締機構２８は、成形型１６の移動及び開閉を行う。詳細には、成形品の形成前に、固定型１２に向けて可動型１４を進出させて、固定型１２と可動型１４とを接触させ、さらに可動型１４を固定型１２に押し込む型締め動作を行う。型締め動作の際、型締機構２８は、成形材料の射出において成形材料の圧力に負けて成形型１６が開かないように、強い型締力で成形型１６を閉じる（締めつける）。そして、成形品の成形後に、固定型１２から離間するように可動型１４を後退させる型開き動作を行う。

上記の動作を行うため型締機構２８は、固定プラテン３２、可動プラテン３４、リアプラテン３６、複数（本実施形態では４本）のタイバー３８及びトグル機構４０を有する。

固定プラテン３２は、可動型１４に対向するように固定型１２を支持し、型締め動作によって固定型１２にかかる型締力を受ける圧盤である。この固定プラテン３２は、方形のフレーム状に形成されており、その四方の角部が４本のタイバー３８の一端部（図１中のＸ１側）に連結固定されている。

可動プラテン３４は、固定プラテン３２と同様に、可動型１４にかかる型締力を受ける圧盤である。この可動プラテン３４は、方形のフレーム状に形成されて、固定プラテン３２とリアプラテン３６の間に配置され、トグル機構４０又は型締調整機構３０によって移動力が付与されることで、固定プラテン３２に対して相対移動する。可動プラテン３４の四方の角部には、４本のタイバー３８がそれぞれ貫通挿入されており、可動プラテン３４は、各タイバー３８によって、固定型１２に対し進出方向と離間方向に案内される。

リアプラテン３６は、固定プラテン３２及び可動プラテン３４と同様に方形のフレーム状に形成され、その四方の角部が４本のタイバー３８の他端部（図１中のＸ２側）に連結固定されている。リアプラテン３６は、トグル機構４０の基端側を連結支持している。またリアプラテン３６は、型締調整機構３０の一部を構成しており、可動プラテン３４及びトグル機構４０と一体的に、タイバー３８上の固定位置を変更することが可能である。

４本のタイバー３８は、それぞれ水平方向（図１中の矢印Ｘ方向）に延びて上記３つのプラテン３２、３４、３６を支持している。また、各タイバー３８の他端部側は、型締調整機構３０の一部を構成している。各他端部には、リアプラテン３６の位置を変更するための雄ネジ部３８ａが設けられ、各雄ネジ部３８ａにはタイバーナット３８ｂがそれぞれ取り付けられている。この型締調整機構３０については後述する。

トグル機構４０は、可動型１４及び可動プラテン３４を、固定型１２及び固定プラテン３２と相対的に移動させるための機械的構造部である。このトグル機構４０は、クロスヘッド４２、複数のリンク部材４４、ネジ部材４６、伝達機構４８及び型締用サーボモータ５０を備える。

クロスヘッド４２は、複数のリンク部材４４に支持されて、成形型１６側から見た正面視で、リアプラテン３６の中央位置に配置されている。このクロスヘッド４２の中央部には、ネジ部材４６に移動自在に外装されるナット４２ａが設けられている。ナット４２ａは、ネジ部材４６の回転によって、該ネジ部材４６の軸方向に沿って変位する。

複数のリンク部材４４は、可動プラテン３４と、リアプラテン３６と、クロスヘッド４２とを、両端部のヒンジ部４４ａを介して連結している。各リンク部材４４は、ヒンジ部４４ａを基点に回動することで、複数のリンク部材４４全体として矢印Ｘ方向に伸縮する。具体的には、ネジ部材４６の回転によってクロスヘッド４２が固定プラテン３２側に移動すると、複数のリンク部材４４が連動して固定プラテン３２側に伸長する。その一方で、ネジ部材４６の回転によってクロスヘッド４２がリアプラテン３６側に移動すると、複数のリンク部材４４が連動してリアプラテン３６側に縮小する。

ネジ部材４６は、クロスヘッド４２からリアプラテン３６を通って、リアプラテン３６よりも基端（Ｘ２）側に延びており、図示しない軸受により軸回りに回転自在となっている。また、ネジ部材４６の基端部には、伝達機構４８からの駆動力を受ける図示しない受動部材（プーリやギア）が連結固定されている。伝達機構４８は、例えば、ベルトや複数のギア等を適用することができる。

型締用サーボモータ５０は、電力が供給されることで回転して、その回転駆動力を伝達機構４８に伝達する。これによりトグル機構４０のネジ部材４６が回転して、クロスヘッド４２がネジ部材４６上で変位し、さらにクロスヘッド４２の移動に連動したリンク部材４４を通して、可動プラテン３４及び可動型１４が移動する。

型締用サーボモータ５０には、パルスコーダ等の型締用サーボモータ５０の回転位置や回転速度を検出するエンコーダ５２（回転検出部）が取り付けられている。上記のとおり型締用サーボモータ５０は、クロスヘッド４２を移動させることから、エンコーダ５２の出力信号には、クロスヘッド４２（可動型１４及び可動プラテン３４）の位置や移動速度の情報が含まれる。なお、トグル機構４０のクロスヘッド４２の位置と可動プラテン３４の位置との関係は、リンク部材４４の寸法等により数式で求めることができる。

また、型締用サーボモータ５０には、制御装置２０の制御指令（位置や速度の情報）を受けて、型締用サーボモータ５０に電力を供給する電力供給部５４が接続されている。電力供給部５４は、制御装置２０に接続されて出力電流値を設定する軸制御回路５６と、軸制御回路５６の出力電流値に基づき型締用サーボモータ５０に駆動電流を供給するサーボアンプ５８と、サーボアンプ５８の駆動電流を検出する電流計６０（電流検出器）とを含む。なお、電力供給部５４は制御装置２０内に設けられてもよい。

軸制御回路５６は、プロセッサ、メモリ、入出力インタフェース等で構成され、クロスヘッド４２の位置や速度の情報である制御指令を受けて出力電流値を算出する。また、軸制御回路５６には、エンコーダ５２及び電流計６０が接続されており、軸制御回路５６は、クロスヘッド４２の位置・速度と、型締用サーボモータ５０の駆動電流とに関してフィードバック制御を行う。すなわち、軸制御回路５６は、エンコーダ５２の出力信号と、制御指令の位置や速度とを比較して出力電流値を算出し、さらに取得した駆動電流値と出力電流値を比較して、適宜の出力電流値に補正する。

サーボアンプ５８は、軸制御回路５６の出力電流値に基づき、型締用サーボモータ５０に出力する駆動電流を制御することで、該型締用サーボモータ５０のトルクを制御する。電流計６０は、このサーボアンプ５８が出力する駆動電流を検出して、その検出信号を駆動電流値として軸制御回路５６に送信する。

一方、型締装置１８の型締調整機構３０は、上述したように、型締め動作における成形型１６の型厚の調整、換言すればクロスヘッド４２（可動型１４）の型締完了位置を調整するために設けられる。型締調整機構３０は、リアプラテン３６、タイバー３８の他端部（雄ネジ部３８ａ及びタイバーナット３８ｂ）及びトグル機構４０を含む。また、型締調整機構３０は、タイバーナット３８ｂを回転させる伝動機構（不図示）、伝動機構に駆動力を付与する型厚調整用モータ６２、及び成形型１６の型締力を検出する型締力センサ６４を備える。

型厚調整用モータ６２は、伝動機構によって、４つのタイバーナット３８ｂを同時に回転させて、リアプラテン３６をタイバー３８に沿って前後進させる。上述したように、リアプラテン３６には、可動型１４及び可動プラテン３４がトグル機構４０を挟んで連結されているので、可動型１４と固定型１２は、型厚調整用モータ６２の回転駆動により相互の相対位置が調整される。型厚調整用モータ６２は、図示しないインバータを介して、制御装置２０に接続されており、制御装置２０の制御下にその回転量が制御される。

型締力センサ６４は、固定型１２と可動型１４の型締め動作時において、成形型１６にかかる型締力を検出する型締力検出器として構成されている。型締力センサ６４は、４本のタイバー３８のうちの少なくとも１つに設けられ、型締力の検出信号を、図示しないＡ／Ｄ変換器を介して制御装置２０に送信する。この種の型締力センサ６４としては、型締め状態におけるタイバー３８の伸び（ストレインゲージ）を測定する歪みセンサを適用することができる。

具体的には、タイバー３８は、型締め動作において、成形型１６の型締力に応じて引張力が加わることで僅かに伸長する。従って、制御装置２０は、型締力センサ６４によりタイバー３８の伸び量の検出信号（型締力に係る情報）を取得することで、成形型１６に実際に加わっている型締力を、所定の式及び機構の弾性定数により算出することができる。なお、型締力センサ６４は、型締力に係る情報として伸び量を検出する構成に限定されるものではない。例えば、型締力センサ６４として圧力センサを採用してもよく、或いは、成形型１６の歪みを直接検出する歪みセンサでもよい。

一方、制御装置２０は、図示しないプロセッサ、メモリ及び入出力インタフェースを有するコンピュータとして構成されている。プロセッサは、メモリに記憶されている図示しない制御プログラムを実行処理することで、型締装置１８の動作を制御する。また、制御装置２０の入出力インタフェースには、射出成形機１０の作業者が各種パラメータを設定すると共に、制御に必要な情報を表示する表示入力装置であるタッチパネル６６（報知部）が接続されている。

制御装置２０の内部には、図２に示すように、型締力取得部７０、型締調整部７２、上限値設定部７４、サーボモータ駆動制御部７６、移動状態取得部７８及び異常判定処理部８０等の機能部が構築される。また、制御装置２０の内部には、タッチパネル６６を介して作業者により入力された各種パラメータが記憶されるパラメータ記憶部８２が設けられている。

型締力取得部７０は、型締力センサ６４から送信される検出信号を受信する。型締力取得部７０は、この検出信号の受信に伴い型締力を算出して、成形型１６に実際にかかっている型締力（以下、取得型締力ともいう）を認識する。取得型締力は、型締力取得部７０内の記憶部（メモリの記憶領域：不図示）に一時的に記憶されると共に、型締調整部７２に提供される。

型締調整部７２は、型締力取得部７０が取得した取得型締力に応じて、型厚調整用モータ６２の駆動を制御する。この際、型締調整部７２は、作業者等により事前に設定されパラメータ記憶部８２に記憶された型締力の情報（以下、設定型締力８４という）を読み出し、取得型締力が設定型締力８４となるように型厚調整用モータ６２の駆動を行う。

上限値設定部７４は、型締用サーボモータ５０が駆動する際の駆動電流の上限値を設定する機能部である。すなわち、本実施形態に係る制御装置２０は、成形型１６の型締め時に、駆動電流の上限値を設定することにより、型締用サーボモータ５０のトルクリミットをかけて駆動させる構成となっている。

以下、型締用サーボモータ５０の駆動電流値に上限値を設けることの意義について詳述する。図３Ａに示すように、成形型１６の型締力は、可動型１４が固定型１２に接近して接触するタッチ位置Ｐｔまでの接近移動において０の状態である。そして図３Ｂに示すように、トグル機構４０によって可動型１４を固定型１２に対して押し込む押込移動を行うことで０の状態から増加していく。また、トグル機構４０のクロスヘッド４２が所定の型締完了位置Ｐｅで移動を完了すると、作業者が事前に設定した設定型締力８４（図２参照）が生じる。

そして、この設定型締力８４は、射出成形前に調整作業を実施することで設定される。この調整作業では、型締調整工程、試行工程を順次実施する。例えば、型締調整工程では、型締用サーボモータ５０を回転駆動してクロスヘッド４２の位置をネジ部材４６上の型締完了位置Ｐｅに先に配置した状態とし、この状態で型締調整機構３０（型厚調整用モータ６２）による移動を実施する。これにより、トグル機構４０が伸びたまま、クロスヘッド４２が押込移動していくことになり、この際のタイバー３８の伸びを型締力センサ６４が検出する。そして、型締調整部７２は、可動型１４の押し込み（型厚調整用モータ６２の回転）を、取得型締力が設定型締力８４になるまで行い、設定型締力８４に至ると型厚調整用モータ６２の駆動を停止する。これにより、クロスヘッド４２の型締完了位置Ｐｅがセットされ、型締調整機構３０による調整が一旦終了する。

さらに調整作業では、型締調整機構３０を停止状態とし、試行工程として、トグル機構４０による可動型１４の型締め動作を実施する。つまり、制御装置２０は、トグル機構４０により可動型１４を固定型１２から一旦後退させた後、電力供給部５４に制御指令を出力する。電力供給部５４は、この制御指令に基づき型締用サーボモータ５０の駆動電流を制御して型締用サーボモータ５０を回転させる。これにより、クロスヘッド４２が前進し、可動型１４及び可動プラテン３４は固定型１２に向かって移動する。

可動型１４と固定型１２が軽く接触したタッチ位置Ｐｔでは、トグル機構４０が伸びきった状態とならず、さらに型締用サーボモータ５０が回転することでタッチ位置Ｐｔから可動型１４を固定型１２に押し込んでいく。そして、クロスヘッド４２が型締完了位置Ｐｅに移動することで、設定型締力８４を生じさせて型締め動作が完了する。これにより、調整作業が良好になされたことになり、射出成形時に成形型１６の型締め動作を高精度に制御することができる。

ところで、以上の調整作業においては、型締力センサ６４が正常な値を示す（故障等の異常が生じていない）ことが重要となる。仮に、型締力センサ６４に異常が生じていれば、型締調整機構３０の駆動によって設定型締力８４となるようにクロスヘッド４２の位置を調整したとしても、誤った型締力を検出して可動型１４の型締完了位置Ｐｅが実際上でずれることになる。このように型締完了位置Ｐｅが実際上でずれると、例えば、トグル機構４０は、固定型１２に対して可動型１４を強く押し込んで設定型締力８４以上の過大な力を生じさせる。その結果、機械（例えば、トグル機構４０）の損傷等を招く可能性がある。

そのため、本実施形態に係る制御装置２０は、型締用サーボモータ５０が低トルクで駆動するように、上限値設定部７４によって駆動電流に制限をかける構成としている。

具体的には、図４の上段のグラフに示すように、型締力センサ６４が正常である場合、トグル機構４０のクロスヘッド４２の位置は、時点ｔ₀においてタッチ位置Ｐｔにあり、時点ｔ₀から所定時間が経過した時点ｔ₁において想定型締完了位置Ｐｅ１に達する。この場合、図４の中段のグラフに示すように、型締力は、時点ｔ₀から時点ｔ₁の間に上昇して、クロスヘッド４２の移動が完了した時点ｔ₁において設定型締力８４となり、時点ｔ₁以降は設定型締力８４の状態を継続する。

そして、この時点ｔ₀から時点ｔ₁において、型締用サーボモータ５０に供給される駆動電流値は、図４の下段のグラフに示すように、時点ｔ₀、ｔ₁の近くで低い値を示し、時点ｔ₀と時点ｔ₁との中間部分で山形を示す。これは、トグル機構４０の機械的構造に基づくものである。つまりトグル機構４０は、クロスヘッド４２が押し込まれる途中段階まではある程度のトルクが必要となることで駆動電流を上昇させる。しかし、クロスヘッド４２が途中段階を超えると強いトルクをかけなくても、トグル機構４０は自動的に伸びるようになり駆動電流を下降させる。

図２に示す上限値設定部７４は、駆動電流値の上限値Ｕｌ（型締用サーボモータ５０のトルクリミット）を、可動型１４が型締め動作によって生じる設定型締力８４より少し大きい程度の型締力を発生させるように設定する。上限値設定部７４は、パラメータ記憶部８２から設定型締力８４を読み出して、適宜の式を用いて上限値Ｕｌを自動的に算出するとよい。この上限値Ｕｌは、クロスヘッド４２の型締完了位置Ｐｅが正常（つまり、型締力センサ６４が正常）であれば、時点ｔ₀から時点ｔ₁の駆動電流が超えないように設定される。駆動電流値が上限値Ｕｌを超える場合とは、トグル機構４０の伸長に余計なトルク（駆動電流）が必要になったと言えるからである。

逆に、型締力センサ６４が異常である場合、例えば図５の上段のグラフに示すように、トグル機構４０のクロスヘッド４２は、タッチ位置Ｐｔの時点ｔ₀から想定された型締完了位置Ｐｅ（想定型締完了位置Ｐｅ１）の時点ｔ₁よりも前の時点ｔ_1-Δの位置で実際の型締完了位置Ｐｅ（実際型締完了位置Ｐｅ−Δ）に達してしまう。

この場合、図５の中段のグラフに示すように、型締力は、時点ｔ₀から時点ｔ_1-Δの間に上昇し、実際型締完了位置Ｐｅ−Δの時点ｔ_1-Δで設定型締力８４となる。また図５の下段のグラフに示すように、実際型締完了位置Ｐｅ−Δが想定型締完了位置Ｐｅ１よりも近い場合には、型締用サーボモータ５０の駆動電流値が、時点ｔ_1-Δよりもさらに早い段階で上昇して、駆動電流値の上限値Ｕｌに達する。

ここで、上述したように、電力供給部５４（図１参照）は、サーボモータ駆動制御部７６の制御指令に含まれる駆動電流値の上限値Ｕｌに基づき、上限値Ｕｌを超えないように出力電流値を出力するようにサーボアンプ５８に指示する。このためサーボアンプ５８は、駆動電流の上昇を制限して、型締用サーボモータ５０を低トルクで駆動させる。つまり、実際型締完了位置Ｐｅ−Δに達しているクロスヘッド４２は、設定型締力８４よりも僅かに大きな型締力をかける程度で移動を停止することになる。

また、時点ｔ_1-Δ以降も、型締用サーボモータ５０にトルクリミットがかかっていることで、クロスヘッド４２の移動停止が継続することになる。このことから想定型締完了位置Ｐｅ１までの間に、クロスヘッド４２の移動停止を検出した場合には、型締力センサ６４の型締力の検出結果が間違っているとみなすことができる。つまり、制御装置２０は、型締用サーボモータ５０（クロスヘッド４２）の回転停止に基づき、型締力センサ６４の異常を簡単に判定することができる。

図２に戻り、制御装置２０のサーボモータ駆動制御部７６は、射出成形時に、調整作業において設定された型締完了位置Ｐｅにクロスヘッド４２が移動するように、型締用サーボモータ５０を制御する制御指令を電力供給部５４に出力する。一方、調整作業の試行工程では、上限値設定部７４から駆動電流値の上限値Ｕｌを受けることで、型締用サーボモータ５０に供給する駆動電流値に上限値Ｕｌの制限をかける制御指令を出力する。これにより軸制御回路５６は、駆動電流値が上限値Ｕｌを下回る範囲において駆動電流の上昇を許容し、駆動電流値が上限値Ｕｌに達すると、駆動電流のそれ以上の上昇を抑えるように動作する。

また、移動状態取得部７８は、エンコーダ５２から送信される検出信号を受信して、クロスヘッド４２の位置、速度、停止等の移動状態を算出する。そして算出結果を移動状態取得部７８内の記憶部（メモリの記憶領域：不図示）に記憶する。なお、クロスヘッド４２の移動状態は、エンコーダ５２の検出信号に限定されず、種々の方法で特定し得る。例えば、クロスヘッド４２の速度や位置を直接検出する速度検出センサや位置検出センサをトグル機構４０に設けて、これらのセンサの信号に基づき移動状態を得てもよい。

制御装置２０の異常判定処理部８０は、上記の移動状態取得部７８が取得したクロスヘッド４２の移動状態に基づき型締力センサ６４の正常又は異常を判定する。異常の判定においては、サーボモータ駆動制御部７６から上限値Ｕｌを設定した駆動を行っている旨の情報を受けることで、試行工程であることを認識するとよい。

異常判定処理部８０は、移動状態取得部７８により想定型締完了位置Ｐｅ１に達するよりも前にクロスヘッド４２の移動が停止したと特定されると、型締力センサ６４の異常を判定する。つまり型締力センサ６４の型締力の検出が正しくなかったために、想定型締完了位置Ｐｅ１が間違っていたとみなすことができる。これに対し、移動状態取得部７８によりクロスヘッド４２が移動を継続していることが特定され、想定型締完了位置Ｐｅ１で停止した場合は型締力センサ６４の検出が正常だったとみなすことができる。

また、異常判定処理部８０は、型締力センサ６４の異常を判定すると、タッチパネル６６を介して型締力センサ６４のエラー（異常判定結果）を作業者に報知する。なお、エラーの報知手段は、特に限定されず、例えば、射出成形機１０に取り付けられている他の報知部（図示しないスピーカや警告灯等）を用いてもよい。また、異常判定処理部８０は、型締力センサ６４の異常を判定すると、型締力の調整作業を再度やり直すように案内してもよく、これに加えて調整作業が終わるまで射出成形を実施させないように構成してもよい。さらに、異常判定処理部８０は、型締力センサ６４の異常判定結果を、ネットワークを介して工場の管理システム２６の集中管理装置２４に送信する。

集中管理装置２４は、プロセッサ、メモリ及び入出力インタフェースを有し、複数の射出成形機１０を管理する管理システム２６のメインコンピュータ（サーバを含む）である。集中管理装置２４は、ある射出成形機１０から異常判定結果を受信すると、その射出成形機１０の型締力センサ６４に異常がある旨を、集中管理装置２４のモニタに表示する。これにより、管理システム２６の管理者が、ある射出成形機１０の型締力センサ６４の異常を直ちに把握することが可能となる。

第１実施形態に係る射出成形機１０の制御装置２０及び管理システム２６は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下その動作について説明する。

射出成形機１０は、作業者の指示に基づき、適宜のタイミングで成形型１６の型締力を調整する調整作業が実施される。調整作業では、上述したように、型締調整機構３０を動作させて成形型１６の型締力を調整する型締調整工程を行う。この際、制御装置２０の型締調整部７２は、型締調整機構３０の型厚調整用モータ６２を駆動制御して、可動型１４、可動プラテン３４、トグル機構４０及びリアプラテン３６を一体的に移動させる。移動時に、制御装置２０は、型締力センサ６４によりタイバー３８の伸び量（型締力）を検出して、検出した型締力に応じてクロスヘッド４２が停止する型締完了位置Ｐｅを設定する。

また調整作業では型締調整工程の後に試行工程を行う。この場合、制御装置２０は、図６に示すように、上限値設定部７４により設定された駆動電流値の上限値Ｕｌを、サーボモータ駆動制御部７６の制御指令に付加する（ステップＳ１）。これにより、制御指令を受けた電力供給部５４は、駆動電流値に上限値Ｕｌを設け、型締用サーボモータ５０は、上限値Ｕｌ以上の電力が供給されずトルクリミットがセットされた状態で回転を行う。

そして、制御装置２０の異常判定処理部８０は、移動状態取得部７８により取得されるクロスヘッド４２の移動状態情報（エンコーダ５２の検出信号）を監視して、クロスヘッド４２が移動中に停止したか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２において、クロスヘッド４２が移動を継続している場合には、ステップＳ３に進み、クロスヘッド４２が移動を停止した場合には、型締力センサ６４の異常を判定してステップＳ４に進む。

ステップＳ３において、異常判定処理部８０は、クロスヘッド４２が型締完了位置Ｐｅ（想定型締完了位置Ｐｅ１）に到達した、すなわち型締めを完了したか否かを判定する。クロスヘッド４２が型締完了位置Ｐｅに到達していない場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、ステップＳ１に戻って、以下同様の処理を繰り返す。

これに対し、ステップＳ３においてクロスヘッド４２が想定型締完了位置Ｐｅ１に到達した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、試行工程を終了する。すなわち、クロスヘッド４２が想定型締完了位置Ｐｅ１に到達した場合には、成形型１６の型締めが正常に行われたと判断することができる。これにより射出成形機１０は、実際の本加工でも、成形型１６の型締め動作において適度な型締力を得て、射出成形を良好に行うことが可能となる。

一方、クロスヘッド４２の移動が停止した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）の場合には、型締力センサ６４に異常があることになり、異常判定処理部８０は、異常判定に基づく処理を行う（ステップＳ４）。この処理では、例えば、可動型１４を停止又は後退させると共に、タッチパネル６６に型締力センサ６４の異常がある旨を報知する。また制御装置２０は、集中管理装置２４に異常判定結果を送信する。この異常判定に基づく処理が終わると、制御装置２０は試行工程を終了する。そして、作業者は、報知された異常判定結果に基づき必要な対処（例えば、型締力センサ６４の交換等）を採ることができ、その後調整作業を再度行うことで、射出成形機１０の故障等を未然に防ぐことができる。

また、複数の射出成形機１０を管理する集中管理装置２４は、ある射出成形機１０から異常判定結果を受けた場合に、集中管理装置２４のモニタを介して、特定した射出成形機１０の型締力センサ６４が異常のある旨を報知することで、管理システム２６の管理者も異常を直ちに認識することができる。

以上のように、第１実施形態に係る射出成形機１０の制御装置２０は、固定型１２と可動型１４との型締めを制御する。この制御装置２０は、可動型１４を移動させて型締力を発生させる型締用サーボモータ５０の駆動電流を制御し、且つ型締用サーボモータ５０の駆動中に上限値Ｕｌを設定して駆動電流の上昇を制限するサーボモータ駆動制御部７６と、可動型１４の移動に係る情報としてエンコーダ５２の検出信号を取得する移動状態取得部７８と、型締めされた固定型１２と可動型１４の型締力に係る情報（タイバー３８の伸び量）を検出する型締力センサ６４から型締力に係る情報を取得する型締力取得部７０と、型締力に基づき型締調整機構３０を動作させて可動型１４の型締完了位置Ｐｅを調整する型締調整部７２と、を備える。さらに、制御装置２０は、型締め中に、移動状態取得部７８の情報に基づき可動型１４の移動停止を認識した場合に、型締力センサ６４の異常を判定する異常判定処理部８０を備える。

同様に、第１実施形態に係る管理システム２６は、固定型１２と可動型１４との型締めを制御する射出成形機１０の制御装置２０と、制御装置２０と情報通信可能に接続される集中管理装置２４とを備える。そして、集中管理装置２４により複数の射出成形機１０の状態を管理する。複数の射出成形機１０の制御装置２０は、可動型１４を移動させて型締力を発生させる型締用サーボモータ５０の駆動電流を制御し、且つ型締用サーボモータ５０の駆動中に上限値Ｕｌを設定して駆動電流の上昇を制限するサーボモータ駆動制御部７６と、可動型１４の移動に係る情報としてエンコーダ５２の検出信号を取得する移動状態取得部７８と、型締めされた固定型１２と可動型１４の型締力に係る情報を検出する型締力センサ６４から型締力に係る情報を取得する型締力取得部７０と、型締力に基づき型締調整機構３０を動作させて可動型１４の型締完了位置Ｐｅを調整する型締調整部７２と、をそれぞれ備える。制御装置２０は、型締め中に、移動状態取得部７８の情報に基づき可動型１４の移動停止を認識した場合に、型締力センサ６４の異常を判定し、この異常の判定に基づき報知を行う。

このように、制御装置２０は、サーボモータ駆動制御部７６により駆動電流値の上限値Ｕｌを設定して駆動電流の上昇を制限することで、可動型１４と固定型１２の型締力が過大となることを抑えることができる。つまり、大きな型締力による機械の破損等を簡単な構成によって抑制することができる。そして、駆動電流が制限される段階では成形型１６に大きな型締力が生じているとみなすことができ、制御装置２０は、型締め中に可動型１４の移動停止をさらに認識することで、型締力センサ６４の異常を精度よく判定することが可能となる。これにより、予備の型締力センサ等の機器を必要とせずに、型締力センサ６４の異常を早期に発見して、成形品の製造不良や機械の破損等を抑制することができる。

また、駆動電流値の上限値Ｕｌは、可動型１４と固定型１２の型締めにおいて生じる設定型締力８４よりも僅かに大きい型締力を生じさせる電流値であるとよい。これにより、調整作業において、型締完了位置Ｐｅが容易に分かることになり、また成形型１６の型締めにおいて機械の破損等がより確実に低減される。

また、異常判定処理部８０は、型締力センサ６４の異常を判定した場合に、制御装置２０に接続されているタッチパネル６６を介して異常の判定結果を報知する。従って、射出成形機１０の作業者は、型締力センサ６４の異常を容易に知ることができる。

さらに、射出成形機１０は、可動型１４の移動に係る情報として型締用サーボモータ５０の回転数又は回転角度を検出し、その検出信号を移動状態取得部７８に送信するエンコーダ５２を備える。これにより、制御装置２０は、クロスヘッド４２（可動型１４）の移動中や移動停止を高精度に認識することが可能となる。

またさらに、固定型１２は、可動型１４の移動方向に沿って延在するタイバー３８に固定支持されており、型締力センサ６４は、型締力に係る情報としてタイバー３８の歪み量を検出する。このように制御装置２０は、タイバー３８の歪み量を取得することで、固定型１２と可動型１４の間に生じる型締力を簡単に算出することができる。

なお、第１実施形態に係る射出成形機１０の制御装置２０及び管理システム２６は、上記の構成に限定されず、種々の応用例又は変形例を採用し得る。例えば、可動型１４を移動させる機構は、上述したトグル機構４０に限定されず、種々の機構を適用してよい。可動型１４を移動させる機構としては、トグル機構４０の他に、油圧シリンダ、空圧シリンダ、ソレノイド、リニアアクチュエータ等があげられる。

また例えば、制御装置２０は、型締力センサ６４の異常が解消されない場合に、調整作業時だけでなく、本加工の実施時（射出成形時）にも駆動電流値に上限値Ｕｌを設けて可動型１４の動作を制御するとよい。これにより、型締力が抑制された型締め動作を行うことができ、射出成形機１０の機械の故障を低減することができる。

さらに、制御装置２０は、サーボアンプ５８が型締用サーボモータ５０に出力する駆動電流（電流計６０が検出する駆動電流値）を受信して、型締力センサ６４の異常の判定処理に利用する構成でもよい。例えば、制御装置２０は、図２中の点線に示すように、駆動電流値の検出信号を電流計６０から取得する電流値取得部８６を備え、駆動電流値（或いは、型締用サーボモータ５０のトルク）を監視する構成でもよい。これにより、異常判定処理部８０は、駆動電流値が上限値Ｕｌに達したことを確実に認識して、さらに可動型１４の移動停止を検出した場合に、型締力センサ６４の異常を判定することができる。従って、制御装置２０は、型締力センサ６４の異常をより高精度に判定することが可能となる。

またさらに、本実施形態に係る異常判定処理部８０は、想定型締完了位置Ｐｅ１に達して可動型１４の移動停止を認識した場合に型締力センサ６４の正常を判定する。これにより、成形型１６の調整作業が良好に実施されたことを簡単に認識することができる。これに加えて、変形例に係る異常判定処理部８０は、想定型締完了位置Ｐｅ１に達してもなお可動型１４の移動継続を認識した場合に、型締力センサ６４の異常を判定する構成であってもよい。すなわち、異常判定処理部８０は、型締力センサ６４の異常により想定型締完了位置Ｐｅ１よりも実際型締完了位置Ｐｅ−Δが先端側（Ｘ１側）に位置していると認識することができ、この場合でも型締力センサ６４の異常を良好に見つけることができる。

そして、制御装置２０は、型締力センサ６４が検出する型締力を用いて、型締用サーボモータ５０に供給する駆動電流を検出する電流検出器（電流計６０）の正常又は異常を検出することもできる。つまり、型締力センサ６４が正常である場合には、トグル機構４０による型締完了位置Ｐｅまでの移動が正常に行われて設定型締力８４を得ることができると言える。従って、制御装置２０は、電流計６０による駆動電流の検出において、駆動電流が極端に高い又は低い場合に、電流計６０に異常がある（故障が生じている）と判定することができる。

或いは、管理システム２６は、可動型１４の移動に係る情報（クロスヘッド４２の移動状態や駆動電流値）を集中管理装置２４に送信して、集中管理装置２４において各可動型１４の移動停止を監視する構成でもよい。これにより、集中管理装置２４の図示しない異常判定処理部において、各射出成形機１０（各型締力センサ６４）の正常又は異常を判定することもできる。

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係る射出成形機１０の制御装置２０Ａは、駆動電流値に上限値Ｕｌを設定せずに型締用サーボモータ５０の駆動を制御し、電流計６０が検出する駆動電流値を監視することで、型締力センサ６４の異常を判定する点で第１実施形態に係る制御装置２０と異なる。なお、以降の説明において、第１実施形態の構成と同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

具体的に図７に示すように、第２実施形態に係る制御装置２０Ａは、電流計６０の検出信号を取得する電流値取得部８６と、電流閾値８８ａを記憶した閾値記憶部８８（メモリの記憶領域）とを有する。

電流値取得部８６は、電流計６０から送信される型締用サーボモータ５０の検出信号（駆動電流値）を受信して、電流値取得部８６内の記憶部（メモリの記憶領域：不図示）に記憶する。なお、電流値取得部８６は、受信した駆動電流値に基づき型締用サーボモータ５０のトルクを算出してもよい。また、電流閾値８８ａは、駆動電流値の過剰な上昇を判定するための判定用閾値であり、例えば、第１実施形態の上限値Ｕｌと同程度に設定される。

そして、異常判定処理部８０は、可動型１４の移動中に、閾値記憶部８８から電流閾値８８ａを読み出して、電流値取得部８６が取得した駆動電流値との比較を行う。例えば図８に示すように、駆動電流値が電流閾値８８ａを下回る場合（図８中の下段のグラフの１点鎖線参照）には、駆動電流が大きくならずにクロスヘッド４２（可動型１４）が型締完了位置Ｐｅまで到達したと見ることができる。その一方で、駆動電流値が電流閾値８８ａを超えた場合（図８中の下段のグラフの実線参照）には、可動型１４が型締完了位置Ｐｅに到達して、それ以上に固定型１２を押し込んでいる状態ということになる。つまり、駆動電流値が電流閾値８８ａを超えることにより、可動型１４が想定型締完了位置Ｐｅ１よりも手前において実際型締完了位置Ｐｅ−Δに停止したと見ることができ、これにより型締力センサ６４の異常を判定することが可能となる。

以上のように構成された第２実施形態に係る制御装置２０Ａの動作について説明する。具体的に調整作業の試行工程では、図９に示すように、サーボモータ駆動制御部７６により電力供給部５４に可動型１４を移動させる通常の制御指令を出力する（ステップＳ１１）。すなわち、制御指令は、上限値Ｕｌ（トルクリミット）を設定していないクロスヘッド４２の位置又は速度の情報である。

そして、制御装置２０Ａの電流値取得部８６は、クロスヘッド４２の移動中（型締用サーボモータ５０の駆動中）における駆動電流値を電流計６０から取得する（ステップＳ１２）。異常判定処理部８０は、この取得された駆動電流値と、閾値記憶部８８に記憶されている電流閾値８８ａとの比較を行い、駆動電流値が電流閾値８８ａ以上となったか否かを判定する（ステップＳ１３）。駆動電流値が電流閾値８８ａを超えていない場合には、ステップＳ１４に進み、駆動電流値が電流閾値８８ａ以上となった場合には、ステップＳ１５に進む。

そして、ステップＳ１４において、異常判定処理部８０は、エンコーダ５２により取得したクロスヘッド４２（可動型１４）の位置情報に基づき、型締完了位置Ｐｅに到達したか否かを判定する。クロスヘッド４２が型締完了位置Ｐｅに到達していない場合には、ステップＳ１１に戻って、以下同様の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１５において、異常判定処理部８０は、異常判定に基づく処理を行う。この処理では、第１実施形態と同様に、例えば、可動型１４を直ちに停止又は後退させると共に、タッチパネル６６に型締力センサ６４の異常がある旨を報知する。これにより、射出成形機１０は、設定型締力８４よりも大きな型締力となることが防止される。

また制御装置２０Ａは、集中管理装置２４に異常判定結果を送信する。なお、第２実施形態に係る制御装置２０Ａも、第１実施形態で説明した管理システム２６に適用し得ることは勿論であり、集中管理装置２４において管理者に異常を報知する構成とすることができる。

このように、第２実施形態に係る射出成形機１０の制御装置２０Ａでも、第１実施形態に係る射出成形機１０の制御装置２０と同様の効果を得ることができる。すなわち、駆動電流が所定以上大きくなることに基づき、型締力センサ６４の異常を判定すると共に、トグル機構４０による可動型１４の型閉じ動作を停止することで機械の故障を低減することができる。

なお、第２実施形態に係る射出成形機１０の制御装置２０Ａ及び管理システム２６も、種々の応用例や変形例をとり得ることは勿論である。例えば、集中管理装置２４は、型締力センサ６４の型締力やクロスヘッド４２（可動型１４）の移動状態の情報、駆動電流値等の状態情報を複数の射出成形機１０からそれぞれ取得して各射出成形機１０の状態を監視する構成でもよい。一例として、集中管理装置２４は、全体の駆動電流値のピークの平均値を算出し、この平均値と制御装置２０から受信した駆動電流値のピークとを比較し、平均値から大きく外れていた場合に、射出成形機１０の型締力センサ６４の異常を判定することができる。

１０…射出成形機 １２…固定型
１４…可動型 １６…成形型
２０、２０Ａ…制御装置 ２４…集中管理装置
２６…管理システム ３０…型締調整機構
４０…トグル機構 ４２…クロスヘッド
５０…型締用サーボモータ ５２…エンコーダ
５４…電力供給部 ６０…電流計
６２…型厚調整用モータ ６４…型締力センサ
７０…型締力取得部 ７２…型締調整部
７４…上限値設定部 ７６…サーボモータ駆動制御部
７８…移動状態取得部 ８０…異常判定処理部
８４…設定型締力 Ｕｌ…上限値

Claims (7)

1. 固定型と可動型との型締めを制御する射出成形機の制御装置であって、
   前記可動型を移動させて型締力を発生させるモータの駆動電流を制御し、且つ前記モータの駆動中に上限値を設定して前記駆動電流の上昇を制限するモータ駆動制御部と、
   前記可動型の位置を含む移動に係る情報を取得する移動状態取得部と、
   型締めされた前記固定型と前記可動型の型締力に係る情報を検出する型締力検出器から、該型締力に係る情報を取得する型締力取得部と、
   前記型締力に係る情報に基づき型締調整機構を動作させて前記可動型の型締完了位置を調整する型締調整部と、
   型締め中に、前記移動状態取得部の情報に基づき前記可動型の位置を認識し、且つ前記移動状態取得部の情報に基づき前記可動型の移動停止を認識した場合に、前記型締力検出器の異常を判定する異常判定処理部と、
   を備える射出成形機の制御装置。
2. 請求項１記載の射出成形機の制御装置において、
   前記駆動電流の上限値は、前記可動型と前記固定型の型締めにおいて生じる所定の型締力よりも僅かに大きい型締力を生じさせる電流値である射出成形機の制御装置。
3. 請求項１又は２記載の射出成形機の制御装置において、
   前記異常判定処理部は、前記型締力検出器の異常を判定した場合に、前記制御装置に接続されている報知部を介して異常の判定結果を報知する射出成形機の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の射出成形機の制御装置において、
   前記射出成形機は、前記可動型の移動に係る情報として前記モータの回転数又は回転角度を検出し、その検出信号を前記移動状態取得部に送信する回転検出部を備える射出成形機の制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の射出成形機の制御装置において、
   前記固定型は、前記可動型の移動方向に沿って延在するタイバーに固定支持されており、
   前記型締力検出器は、前記型締力に係る情報として前記タイバーの歪み量を検出するセンサである射出成形機の制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の射出成形機の制御装置において、
   前記制御装置は、前記モータの駆動電流を検出する電流検出器から駆動電流値の検出信号を取得する電流値取得部を備え、
   前記異常判定処理部は、前記駆動電流値が前記上限値に達した後に、前記可動型の移動停止を認識した場合に、前記型締力検出器の異常を判定する射出成形機の制御装置。
7. 固定型と可動型との型締めを制御する射出成形機の制御装置と、前記制御装置と情報通信可能に接続される集中管理装置とを備え、前記集中管理装置により複数の前記射出成形機の状態を管理する管理システムであって、
   複数の前記射出成形機の制御装置は、
   前記可動型を移動させて型締力を発生させるモータの駆動電流を制御し、且つ前記モータの駆動中に上限値を設定して前記駆動電流の上昇を制限するモータ駆動制御部と、
   前記可動型の位置を含む移動に係る情報を取得する移動状態取得部と、
   型締めされた前記固定型と前記可動型の型締力に係る情報を検出する型締力検出器から、該型締力に係る情報を取得する型締力取得部と、
   前記型締力に係る情報に基づき型締調整機構を動作させて前記可動型の型締完了位置を調整する型締調整部と、をそれぞれ備え、
   前記制御装置又は前記集中管理装置は、型締め中に、前記移動状態取得部の情報に基づき前記可動型の位置を認識し、且つ前記移動状態取得部の情報に基づき前記可動型の移動停止を認識した場合に、前記型締力検出器の異常を判定し、この異常の判定に基づき報知を行う管理システム。

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