JP6438336B2 - 射出タイミングの調整機能を有する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関し、特に射出タイミングの調整機能を有する射出成形機の制御装置に関する。

サーボモータにより軸を駆動する射出成形機においては、軸を高速で動作させる際にモータに大きな電力を供給する必要がある。特に複数の射出装置を有する射出成形機においては、モータが高速動作する射出動作を複数の射出装置について行うため、射出動作のタイミングが重なると短時間で大きな電力を消費するため、それらの電力を供給するために大型の電源装置を備える必要があった。

特許文献１には、複数の成形機を管理する成形機管理装置において、各成形機のうちの少なくとも２台の成形機の運転タイミングを異ならせて設定し、タイミング信号を発生させるタイミング設定処理手段に関する技術が開示されている。
特許文献２には、複数台の成形機に備えられた制御装置の入力ポートと出力ポートを信号線で接続し、１の制御装置から出力される射出開始指令信号及び計量停止指令信号の出力タイミングを対比して、１の制御装置からの射出開始指令信号の出力タイミングよりも早く他の制御装置から射出開始指令信号が出力され、かつそのタイミングで他の制御装置から計量停止指令信号が出力されていない時、他の制御装置から計量停止信号が出力されるまで、１の制御装置によって駆動が制御される射出・計量装置への射出開始指令信号の出力を遅延する技術が開示されている。

特開２００７−０２１８６１号公報 特開２０１０−０００７１７号公報

特許文献１に開示されている技術は、射出タイミングを設定するために、各射出装置の電流や圧力などのプロファイルを取得する必要がある。そのため、動作の設定を変更した後、各射出装置のプロファイルを取得するための予備成形動作が必要となるため、予備成形動作を行うまでは射出タイミングを設定できないことがあった。
特許文献２に開示されている技術は、一の制御装置からの計量停止指令信号を検出して他の制御装置による動作を開始するために、一の射出装置が射出開始してから計量完了するまで他の射出装置を起動することができないため、その分他の射出装置の射出開始が遅れてしまうおそれがあった。

そこで本発明は、射出タイミングを設定するための格別の動作を必要とせず、射出動作の遅延時間や成形サイクル時間の増大を減少させることが可能な射出成形機の制御装置を提供す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、該複数の射出装置を駆動する少なくとも１つの電源と、該電源の電圧を検出する電圧検出部と、前記複数の射出装置の射出を順次開始するとともに、前記複数の射出装置の射出タイミングを制御する射出タイミング制御部と、を有する射出成形機の制御装置において、前記複数の射出装置を構成するそれぞれの射出装置の射出開始電圧を記憶する射出開始電圧記憶部を備え、前記射出タイミング制御部は、一の射出装置の射出が完了した後、前記電圧検出部で検出した電圧が、前記射出開始電圧記憶部に記憶されている、次に動作する射出装置の射出開始電圧以上になった後に、次に動作する射出装置の射出を開始することを特徴とする射出成形機の制御装置が提供される。

請求項１に係る発明では、一の射出装置の射出が完了した後、電源電圧が、次に動作する射出装置の射出開始電圧以上になった時に、次に動作する射出装置の射出を開始するようにしたことによって、電力供給不足を回避するとともに、次に動作する射出装置の遅延時間やサイクル時間の増大を最小限に抑えることが可能となる。

本願の請求項２に係る発明では、請求項１において、前記電源は蓄電部を有し、前記電圧検出部は該蓄電部の電圧を検出することを特徴とする射出成形機の制御装置が提供される。
本願の請求項３に係る発明では、請求項１において、前記電圧検出部は前記電源の１次側または２次側の電圧を検出することを特徴とする射出成形機の制御装置が提供される。

本願の請求項４に係る発明では、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記射出開始電圧を設定する設定手段を備え、該設定手段によって設定された前記射出開始電圧が前記射出開始電圧記憶部に記憶されることを特徴とする射出成形機の制御装置が提供される。
請求項４に係る発明では、射出開始電圧を設定手段によって設定可能とすることによって、成形条件に合わせて作業者が画面等によって設定することが可能となる。

本願の請求項５に係る発明では、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記次に動作する射出装置の射出開始電圧は、前記次に動作する射出装置の射出速度、射出ストローク、射出モータ容量、射出圧力のうち少なくとも１つに基づいて算出されて前記射出開始電圧記憶部に記憶されることを特徴とする射出成形機の制御装置が提供される。
請求項５に係る発明では、射出装置において電力消費に影響を及ぼす項目に基づいて射出装置の射出開始電圧を算出するため、適切に射出開始電圧を算出することが可能となる。

本発明により、射出タイミングを設定するための格別の動作を必要とせず、射出動作の遅延時間や成形サイクル時間の増大を減少させることが可能な射出成形機の制御装置を提供することができる。

本発明の実施形態の構成を示したブロック図である。 本発明の実施形態の構成を詳細に示した図である。 射出装置のサイクルとそのときの電源電圧の変化を示したグラフである。 本発明の変形例の構成を示した図である。 本発明の変形例の構成を示した図である。 本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。 射出装置の射出開始電圧の設定画面を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１は、本実施形態の構成を示したブロック図である。図１に示されているように、本実施形態においては、電圧検出部１８において、複数の射出装置を駆動する電源の電圧を検出し、射出タイミング制御部２０に送出する。射出タイミング制御部２０内には記憶部１９を備えており、各射出装置の射出開始電圧が記憶されている。そして、射出タイミング制御部２０は、記憶部１９に記憶された射出開始電圧と、電圧検出部１８において検出された電源の電圧値とに基づいて各射出装置に対して射出指令を出力する。第１の射出装置２２及び第２の射出装置２４は、射出タイミング制御部２０から受けた射出指令に基づいたタイミングで、射出動作を行う。

図２は、本実施形態の構成を詳細に示した図である。電源部１０から電源が電源コンバータ１２に供給される。電源コンバータ１２は、電源部１０からの交流電圧が直流電圧に変換するものであり、ダイオードを用いたコンバータや、ＰＷＭコンバータを用いることができる。電源コンバータ１２からの出力は、充放電回路１４を通して蓄電部１６において充電される。蓄電部１６としては、サーボモータの駆動装置や電源コンバータ１２に内蔵されるコンデンサや、別置のコンデンサモジュールやバッテリーモジュールを備えるものも用いることができる。なお、本実施形態においては電源コンバータ１２と蓄電部１６との間に充放電回路１４を設けているが、充放電回路１４を省略して直接接続するように構成することも可能である。

電圧検出部１８によって、蓄電部１６の電圧を測定し、検出結果は射出タイミング制御部２０に送出する。射出タイミング制御部２０は、電圧検出部１８から送出された電圧値に基づいて、各射出装置に対して射出指令を送出し、各射出装置の射出開始タイミング等を制御する。具体的な射出開始タイミングの制御については後述する。本実施形態においては、４つの射出装置（第１の射出装置２２、第２の射出装置２４、第３の射出装置２６、第４の射出装置２８）が電源コンバータ１２や蓄電部１６に接続されており、それぞれの射出装置ごとに射出モータ（３２，３４，３６，３８）が接続されている。本実施形態においては、第１の射出装置２２、第２の射出装置２４、第３の射出装置２６、第４の射出装置２８の順に動作し、第４の射出装置２８の次に第１の射出装置２２が動作する構成とされている。

次に、図２に示された構成における、各射出装置の射出タイミングの決定方法について説明する。図３は、第１の射出装置２２と第２の射出装置２４の射出タイミングの射出タイミングと、そのときの電圧検出部１８において検出される電圧値との関係を示した図である。

第１の射出装置は、型閉め工程、射出工程、保圧工程、計量工程、冷却工程、型開き・エジェクト工程の順に各工程を行って１サイクルを構成している。また、この例では第１の射出装置と共通の金型内に、第２の射出装置の射出を行うため、第２の射出装置については、射出工程、保圧工程、計量行程、冷却工程の工程によって１サイクルを構成している。

第１の射出装置の射出サイクルの間、電源の電圧値に変動を生じることは少ないが、射出工程においては、特に軸を高速で動作させる際など、射出用モータに大きな電力を供給する必要があるため大きな電力を消費することがあり、図３に示されているように、その影響で電源の電圧値が下がる場合がある。電源の電圧値が大きく下がった状態で第２の射出装置の射出動作を行おうとしても、射出動作に問題が生じる可能性がある。そこで、図３に示されているように、第１の射出装置の射出工程によって電源の電圧値が下がったときは、その後電圧値が上昇回復して、第２の射出装置を動作可能な電圧（図３における射出開始電圧Ｖ２）まで上昇した時点で第２の射出装置の射出工程を開始する。これにより、第２の射出装置への電力供給不足が起きることがなく、また、第１の射出装置の射出サイクルが完全に終了する前に、第２の射出装置の射出工程を開始することができるため、第２の射出装置の遅延時間や、全体の射出サイクル時間が増大することを防止することが可能となる。

なお、この例においては、第１の射出装置の射出工程によって電源の電圧値が下がった後、電源の電圧値が上昇回復して、第２の射出装置の射出開始電圧となったときに、すぐに第２の射出装置の射出を開始しているが、必ずしもすぐに射出を開始しなくともよく、成形条件などから定まる第２の射出装置の射出開始タイミングまで射出開始を待機するようにしてもよい。

また、この例においては、第１の射出装置と第２の射出装置の２つの射出装置における射出タイミングの決定方法について説明したが、図２に示されているように、第３の射出装置、第４の射出装置が接続されている場合の射出タイミングの決定については、図３に示されているように、第２の射出装置における射出工程においても、電源の電圧値の低下は生じるので、低下した電源の電圧値が、第３の射出装置の動作可能な電圧を下回っている場合には、第３の射出装置を動作可能な電圧まで上昇した時点で第３の射出装置の射出工程を開始するように射出タイミングを決定する。第４の射出装置の射出タイミングの決定方法についても同様である。

図４は、本実施形態の変形例を示しており、電圧検出部１８の設置箇所が異なっており、電源コンバータ１２の入力側に設置して電源の１次側の電圧を測定したり（電圧検出部１８ａ）、電源コンバータ１２の出力部に設置して電源の２次側の電圧を測定したり（電圧検出部１８ｂ）することも可能である。さらに別の例として、蓄電部１６とモータ駆動部が直接結合される場合などは、蓄電部１６とモータ駆動部の電圧が略同一となるため、モータ駆動部に電圧検出部１８を設けるようにすることもできる。

図５は、さらに別の変形例を示しており、図２に示された制御装置の構成を２つ並列に配置した例を示している。この例においては、電源部が複数備えられており（第１の電源コンバータ４２及び第１の蓄電部４６と、第２の電源コンバータ７２及び第２の蓄電部７６）、それぞれの電源部が複数の射出装置（第１−１の射出装置５２及び第１−２の射出装置５４と、第２−１の射出装置５６及び第２−２の射出装置５８）に電力を供給している。この例においては、それぞれの電源部が電力を供給する射出装置のグループの中において、射出タイミングの制御を行う。

図５においては、第１グループとして、第１−１の射出装置５２の射出工程を行った後、第１の蓄電部４６の電圧が第１−２の射出装置５４の射出開始電圧まで上昇した後に、第１−２の射出装置５４の射出工程を開始するようにする。一方、第２グループとして、第２−１の射出装置５６の射出工程を行った後、第２の蓄電部７６の電圧が第２−２の射出装置５８の射出開始電圧まで上昇した後に、第２−２の射出装置５８の射出工程を開始するようにする。このとき、第１グループと第２グループとでは異なる電源部から電力の供給が行われているため、それぞれのグループにおいて最初に射出工程を行う第１−１の射出装置５２と第２−１の射出装置５６との射出工程の開始のタイミングは独立して行うことができ、同時に開始してもよいし、ずらして開始してもよい。本変形例においては、それぞれの電源部が電力を供給する射出装置のグループごとに射出タイミングの制御を負行っており、異なるグループ間では電力の低下や射出タイミングの制御について考慮する必要がなくなる。

次に、図６のフローチャートに基づいて、本実施形態の動作をステップごとに説明する。図６に示されたフローチャートは、１つの電源部に３つの射出装置（第１の射出装置、第２の射出装置、第３の射出装置）が接続され、第１の射出装置、第２の射出装置、第３の射出装置の順に射出工程を行う射出成形機として説明する。
・（ステップＳＡ１）第１の射出装置の射出を開始する。
・（ステップＳＡ２）第１の射出装置の射出が完了したかどうかを判定する。完了した場合（ＹＥＳ）はステップＳＡ３に進み、完了していない場合（ＮＯ）は完了するまでステップＳＡ２を繰り返す。

・（ステップＳＡ３）第１の射出装置の射出工程によって低下した電源電圧が、第２の射出装置の射出開始電圧である第２の所定電圧よりも大きい電圧となったかどうかを判定する。電源電圧が第２の所定電圧よりも大きい場合（ＹＥＳ）はステップＳＡ４に進み、第２の所定電圧以下である場合（ＮＯ）は第２の所定電圧よりも大きい値となるまで、ステップＳＡ３を繰り返す。
・（ステップＳＡ４）第２の射出装置の射出を開始する。
・（ステップＳＡ５）第２の射出装置の射出が完了したかどうかを判定する。完了した場合（ＹＥＳ）はステップＳＡ６に進み、完了していない場合（ＮＯ）は完了するまでステップＳＡ５を繰り返す。

・（ステップＳＡ６）第２の射出装置の射出工程によって低下した電源電圧が、第３の射出装置の射出開始電圧である第３の所定電圧よりも大きい電圧となったかどうかを判定する。電源電圧が第３の所定電圧よりも大きい場合（ＹＥＳ）はステップＳＡ７に進み、第３の所定電圧以下である場合（ＮＯ）は第３の所定電圧よりも大きい値となるまで、ステップＳＡ６を繰り返す。
・（ステップＳＡ７）第３の射出装置の射出を開始する。

射出タイミングを制御するための各射出装置の射出開始電圧は、各射出装置の特性に合わせてあらかじめ記憶部１９に記憶しておいてもよいし、図７に示されたような設定画面を用いて、各射出装置の成形条件に合わせて操作者が設定して記憶部１９に記憶させるようにすることも可能である。このように設定画面における設定をすると、作業者の手間は増大するものの、射出装置の成形条件に合わせた数値の設定をすることが可能となる。

また、射出開始電圧の設定を、各射出装置の射出速度、射出ストローク、射出モータ容量、射出圧力など、射出工程に関する物理量に基づいて算出して記憶部１９に記憶するようにしてもよい。射出速度、射出ストローク、射出モータ容量、射出圧力は、いずれもそれぞれの値の増加に伴って必要とされるエネルギー量は大きくなる。そのため、射出装置において射出速度、射出ストローク、射出モータ容量、射出圧力が大きい場合には、射出工程で必要とされる電気エネルギー量が大きいため、射出工程で電気エネルギーが不足しないように射出開始電圧を大きくする。一方、射出速度、射出ストローク、射出モータ容量、射出圧力が小さい場合には、射出工程で必要とされる電気エネルギー量が小さいため、必要十分な電気エネルギーを蓄え、かつ必要以上に電圧を上げないようにするため、射出開始電圧を小さくする。

１０ 電源部
１２，４２ 電源コンバータ
１４，４４ 充放電回路
１６，４６ 蓄電部
１８，４８ 電圧検出部
１９ 記憶部
２０ 射出タイミング制御部
２２，２４，２６，２８，５２，５４，５６，５８ 射出装置
３２，３４，３６，３８ 射出モータ

Claims (5)

1. 複数の射出装置と、
   該複数の射出装置を駆動する少なくとも１つの電源と、
   該電源の電圧を検出する電圧検出部と、
   前記複数の射出装置の射出を順次開始するとともに、前記複数の射出装置の射出タイミングを制御する射出タイミング制御部と、を有する射出成形機の制御装置において、
   前記複数の射出装置を構成するそれぞれの射出装置の射出開始電圧を記憶する射出開始電圧記憶部を備え、
   前記射出タイミング制御部は、
   一の射出装置の射出が完了した後、前記電圧検出部で検出した電圧が、前記射出開始電圧記憶部に記憶されている、次に動作する射出装置の射出開始電圧以上になった後に、次に動作する射出装置の射出を開始する
   ことを特徴とする射出成形機の制御装置。
2. 請求項１において、前記電源は蓄電部を有し、前記電圧検出部は該蓄電部の電圧を検出することを特徴とする射出成形機の制御装置。
3. 請求項１において、前記電圧検出部は前記電源の１次側または２次側の電圧を検出することを特徴とする射出成形機の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、前記射出開始電圧を設定する設定手段を備え、該設定手段によって設定された前記射出開始電圧が前記射出開始電圧記憶部に記憶されることを特徴とする射出成形機の制御装置。
5. 請求項１〜３のいずれかにおいて、前記次に動作する射出装置の射出開始電圧は、前記次に動作する射出装置の射出速度、射出ストローク、射出モータ容量、射出圧力のうち少なくとも１つに基づいて算出されて前記射出開始電圧記憶部に記憶されることを特徴とする射出成形機の制御装置。