JP2006297746A

JP2006297746A - 射出成形機の制御装置

Info

Publication number: JP2006297746A
Application number: JP2005122468A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Katsuta; 弘勝田; Yasumasa Sugiyama; 恭正杉山; Ryoji Tominaga; 亮二富永; Koji Shijo; 弘次四條
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】成形品の品質管理を確実に行う。
【解決手段】加熱溶融した溶融樹脂を射出して成形品を成形する射出成形機の制御装置はヒューマンマシンインターフェース部を備え、このインターフェース部は、成形品識別情報を成形品毎に記憶した成形品識別情報記憶手段、年月日時刻を計時する計時手段、成形品を成形する毎に、金型への溶融樹脂の充填時間、溶融樹脂の計量時間、成形品の取出し時間等をモニタリングし、このモニタリングデータに計時手段が計時した年月日時刻を付加して記憶するモニタリングデータ記憶手段を記憶媒体に形成した記憶装置５６と、外部記憶媒体５７に情報を入出力する記憶媒体インターフェース５８を有し、モニタリングデータを、成形品識別情報を付加して外部記憶媒体５７に記憶し、この外部記憶媒体の成形品識別情報を付加したモニタリングデータを使用して成形品の品質管理を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、射出成形機の制御装置に係り、特に、ヒューマンマシンインターフェース部を備えた制御装置に関する。

射出成形機は、ホッパからバレルに投入された合成樹脂材料をヒータによる加熱で溶融し、この溶融樹脂をバレル内に設けた射出スクリュの回転及び前進動作によって前方に押出し、さらに、バレル内で溶融樹脂を計量した後射出ノズルから金型に射出するように動作する。このとき金型は型開閉機構によって閉塞保持されており射出される溶融樹脂が充填されるようになる。その後、金型は射出ノズルから離間され、型開閉機構から開放される、そして、金型から成形品が取出される。

このような射出成形機を制御する制御装置は、成形品を成形する毎に、金型への溶融樹脂の充填時間、溶融樹脂の計量時間、成形品の取出し時間等をモニタリングし、得られたモニタリングデータを操作部や表示部を設けたヒューマンマシンインターフェース部の表示部に一覧表示するようにしていた。

しかしながら、このように単に一覧表示するのみのモニタリングデータでは、後でこのモニタリングデータを使用して成形品の品質を管理するには不十分であった。

そこで、本発明は、モニタリングデータによって成形品の品質管理が確実にできる射出成形機の制御装置を提供する。
また、本発明は、さらに、成形条件の設定変更、モニタリング数値異常時のアラーム発生、機械異常発生時の停止等を年月日時刻とともに履歴情報として記憶し、モニタリングデータとともにこの履歴情報を使用することで成形品の品質管理がさらに確実にできる射出成形機の制御装置を提供する。

本発明は、合成樹脂材料を加熱溶融した溶融樹脂を計量しつつ金型に射出して成形品を成形する射出成形機において、製品コードや金型コード等の成形品識別情報を成形品毎に記憶した成形品識別情報記憶手段と、年月日時刻を計時する計時手段と、成形品を成形する毎に、金型への溶融樹脂の充填時間、溶融樹脂の計量時間、成形品の取出し時間等をモニタリングし、このモニタリングデータに計時手段が計時した年月日時刻を付加して記憶するモニタリングデータ記憶手段と、外部記憶媒体へのリード・ライトのために情報を入出力する入出力部及び表示部を表示制御するコントローラを有し、表示部への成形条件の表示やモニタリングデータ記憶手段に記憶したモニタリングデータの表示を行うヒューマンマシンインターフェース部を備え、ヒューマンマシンインターフェース部は、モニタリングデータ記憶手段に記憶した年月日時刻を付加したモニタリングデータに、成形品識別情報記憶手段に記憶した成形品識別情報を付加して入出力部に出力することにある。

また、本発明は、さらに、少なくとも成形条件の設定変更、モニタリング数値異常時のアラーム発生、機械異常発生時の停止を、計時手段が計時した年月日時刻とともに履歴情報として記憶する履歴情報記憶手段を備え、ヒューマンマシンインターフェース部は、モニタリングデータ記憶手段に記憶した年月日時刻を付加したモニタリングデータに、成形品識別情報記憶手段に記憶した成形品識別情報を付加して入出力部に出力するとともに履歴情報記憶手段に記憶した履歴情報を入出力部に出力することにある。

本発明によれば、モニタリングデータによって成形品の品質管理が確実にできる射出成形機の制御装置を提供できる。
また、本発明によれば、さらに、成形条件の設定変更、モニタリング数値異常時のアラーム発生、機械異常発生時の停止等を年月日時刻とともに履歴情報として記憶し、モニタリングデータとともにこの履歴情報を使用することで成形品の品質管理がさらに確実にできる射出成形機の制御装置を提供できる。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態は電動式射出成形機の制御装置に適用したものについて述べる。
図１は電動式射出成形機の構成を示す図で、射出成形機本体１は、ホッパ２を備えた円筒形状のバレル３内に、射出スクリュ４を回転自在にかつ進退可能に挿通配置している。前記バレル３の後部は前記ホッパ２と連通し、このホッパ２から合成樹脂材料が投入されるようになっている。

前記バレル３の外周に複数のヒータ(図示せず)を所定の間隔をあけて配置し、バレル外周部を加熱して投入された合成樹脂材料を溶融するようにしている。前記バレル３の先端部には溶融樹脂を射出するための射出ノズル５が形成されている。前記バレル３の温度は溶融樹脂の溶融度合いが先端部に向かって徐々に大きくなるように制御される。

前記射出スクリュ４は射出用サーボモータ６によって回転駆動するとともに進退動作するようになっている。すなわち、前記射出用サーボモータ６の回転駆動力を、プーリ７、タイミングベルト８、タイミングプーリ９からなる伝達機構を介して、サーボブラケット１０に回転自在に配置されたボールねじ軸１１に伝達するように構成されている。そして、前記ボールねじ軸１１にボールナット１２を螺合し、このボールナット１２がスラストボックス１３にボルト結合されている。さらに、このスラストボックス１３に前記射出スクリュ４の後端部を、回転自在に設けられたＳ軸やベアリング（図示せず）を介して回転自在に結合している。

前記スラストボックス１３に回転自在に結合されたＳ軸に対し、タイミングプーリ１４を結合配置し、このタイミングプーリ１４とタイミングベルト１５とプーリ１６とからなる伝達機構を介して計量用サーボモータ１７を結合し、この計量用サーボモータ１７の回転駆動力を、伝達機構を介してＳ軸に伝達するようになっている。これにより、計量用サーボモータ１７の回転は、射出スクリュ４に計量動作を行わせる回転として伝達される。

前記バレル３の前方には、金型１８及びこの金型１８の開閉及び型締めを行う装置１９が配置されている。そして、前記射出スクリュ４の先端部４ａは、バレル３の先端部に形成された射出ノズル５を前記金型１８のノズル口１８ａへ押圧当接させた際に、前進動作してバレル３内で生成した溶融樹脂を射出ノズル５から射出して金型キャビティ２０内へ充填するように構成されている。

前記金型１８の開閉及び型締めを行う装置１９は、金型１８の一方を支持する固定盤２１に対し、タイバー２２を介して金型１８の他方を支持する可動盤２３を移動自在に設けるとともにこの可動盤２３をトグル式型締め機構２４を介してトグル機構支持盤２５に取り付けている。そして、前記トグル機構支持盤２５にトグル式型締め機構２４を駆動するための型締め用サーボモータ２６を取り付けている。２７はトグル式型締め機構２４による型厚を調整する型厚調整機構である。

この電動式射出成形機は、先ず、型締め用サーボモータ２６を駆動して金型１８の型閉じを開始するとともにバレル３の射出ノズル５を金型１８のノズル口１８ａへ押圧当接させる。次いで、計量用サーボモータ１７を駆動して射出する溶融樹脂の計量を行った後、射出用サーボモータ６を駆動して射出スクリュ４を前進させ金型キャビティ２０内に溶融樹脂の射出充填を行う。

この電動式射出成形機本体１の制御装置は、図２に示すように、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有し、射出成形機本体の管理、監視を行い、各部を制御する主制御部３１を備えている。また、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有し、射出成形機本体の動作順序を制御するシーケンス処理部３２、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有し、前記射出用サーボモータ６及び計量用サーボモータ１７を制御するサーボ指令部３３を備えている。前記主制御部３１、シーケンス処理部３２、サーボ指令部３３はバスライン３４によって互いに電気的に接続している。

前記サーボ指令部３３は、サーボアンプ３５を制御して射出用サーボモータ６を駆動する。そして、射出用サーボモータ６の回転や電流値を検出部３６で検出している。前記サーボ指令部３３は、検出部３６から検出信号を取り込んで前記射出スクリュ４の移動位置や回転速度やモータの電流値を検出し、それに基づいて射出用サーボモータ６を制御するフィードバック制御を行う。

また、前記サーボ指令部３３は、サーボアンプ３７を制御して計量用サーボモータ１７を駆動する。そして、計量用サーボモータ１７の回転や電流値を検出部３８で検出している。前記サーボ指令部３３は、検出部３８から検出信号を取り込んで前記射出スクリュ４の移動位置や回転速度やモータの電流値を検出し、それに基づいて計量用サーボモータ１７を制御するフィードバック制御を行う。
前記シーケンス処理部３２には、Ｉ／Ｏバス３９を介してＩ／Ｏ４０等が電気的に接続されている。

前記主制御部３１は、通信インターフェース部を備え、この通信インターフェース部に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、汎用ＯＳ（オペレーティングシステム）を有するＨＭＩ（ヒューマンマシンインターフェース）部４１をイーサネット（登録商標）等のＬＡＮ４２によって接続している。前記ＨＭＩ部４１は、例えば、パーソナルコンピュータからなり、液晶ディスプレイの画面上にタッチパネルを配置したタッチパネル付表示部４３の表示部に接続し、この表示部を表示制御する。

また、前記主制御部３１は、複数の機械的な操作スイッチを設けた操作パネル部４４をケーブル４５によって接続し、また、前記タッチパネル付表示部４３のタッチパネルをケーブル４６によって接続し、さらに、前記バレル３の外周部に配置したヒータによるバレルの温度を制御する温度制御部４７をケーブル４８によって接続している。

前記ＨＭＩ部４１は、図３に示すように、制御部本体を構成するＣＰＵ５１、プログラムデータを格納したＲＯＭ５２、データ処理に使用するメモリ等を設けたＲＡＭ５３、ＬＡＮ４２を介して主制御部３１と通信を行う通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）５４、前記タッチパネル付表示部４３の表示部を表示制御する表示コントローラ５５、汎用ＯＳ等を格納したコンパクトフラッシュ（登録商標）カードやハードディスクなどの不揮発性記憶媒体を使用した記憶装置５６、光ディスク等の外部記憶媒体５７と接続し、この外部記憶媒体５７とデータの通信を行う記憶媒体インターフェース（Ｉ／Ｆ）５８を設け、互いにバスライン５９によって電気的に接続している。

前記タッチパネル付表示部４３は、前記ＨＭＩ部４１によって表示コントローラ５５を介して表示部が表示制御される。そして、前記タッチパネル付表示部４３からのキー信号が前記主制御部３１に入力される構成になっており、主制御部３１では入力したキー信号のうち、ＨＭＩ部４１で必要な信号を、ＬＡＮ４２を介してＨＭＩ部４１に送信するようにしている。

前記記憶装置５６の記憶媒体には、図４に示すように、年月日時刻を、基準クロックを使用して秒単位で計時して分単位で表示させる計時手段５６１、製品コードや金型コード、金型番号等の成形品識別情報を成形品毎に記憶した成形品識別情報記憶手段５６２、成形品を成形する毎に、例えば、金型への溶融樹脂の充填時間、溶融樹脂の計量時間、成形品の取出し時間、成形品を１つ成形するサイクルを１サイクルとしたときのサイクル時間、保圧圧力、射出開始までの時間等をモニタリングし、このモニタリングデータに前記計時手段５６１が計時した年月日時刻を付加して記憶するモニタリングデータ記憶手段５６３、例えば、成形条件の設定変更、モニタリング数値異常時のアラーム発生、機械異常発生時の停止、機械電源投入やスクリュ冷間起動防止解除等の予め決められた操作を行ったかどうかの操作等を、計時手段が計時した年月日時刻とともに履歴情報として記憶する履歴情報記憶手段５６４、成形品毎に設定された各種成形条件を、例えばファイル名からなる識別情報を付して記憶した成形条件記憶手段５６５が形成されている。

このような構成においては、成形品を成形する時には、タッチパネル付表示部４３の表示部に成形条件の設定を選択する画面が表示されている状態でタッチパネルをタッチ操作して成形条件の設定を選択すると、表示部には成形条件を設定する画面が表示される。そして、作業者はこの設定画面上で操作を行い、射出成形の作業に先立って成形条件の設定や確認を行う。

成形条件の設定が終了すると射出成形機本体１を制御して射出成形が開始される。射出成形においては、主制御部３１は温度制御部４７を制御してホッパ２からバレル３内に投入された合成樹脂材料をヒータによる加熱によって溶融し、シーケンス処理部３２及びサーボ指令部３３を制御する。これにより、先ず、計量サーボモータ１７が駆動して射出スクリュ４を移動させて射出する溶融樹脂量を計量する。次に、射出用サーボモータ６が駆動して射出スクリュ４を前進させ、先端部４ａで溶融樹脂を射出ノズル５へ押出す。これにより、射出ノズル５から金型１８のノズル口１８ａに溶融樹脂が射出され、金型キャビティ２０内に充填される。充填が終了すると、金型１８の開閉及び型締めを行う装置１９が動作して、金型１８をバレル３から離間させるとともに金型１８を開放し、成形された成形品が取出される。そして、１つの成形品が成形されるのを１サイクルとして成形が繰り返される。

この各サイクルにおいて金型への溶融樹脂の充填時間、溶融樹脂の計量時間、成形品の取出し時間、サイクル時間、保圧圧力、射出開始までの時間等がモニタリングされ、１サイクルのモニタリングデータが１ショットとしてモニタリングデータ記憶手段５６３に記憶される。そして、計時手段５６１が計時する分単位の年月日時刻が変化したときのショットに年月日時刻が付加される。

また、射出成形動作において、成形条件の設定変更が行われるとその設定変更内容が、計時手段が計時しているこのときの年月日時刻とともに履歴情報として履歴情報記憶手段５６４に記憶される。また、モニタリングした数値が許容範囲外になっていると異常が判断されてアラーム発生となり、その内容が、計時手段が計時しているこのときの年月日時刻とともに履歴情報として履歴情報記憶手段５６４に記憶される。また、機械に異常が発生すると、機械の停止が行われ、このときの内容が、計時手段が計時しているこのときの年月日時刻とともに履歴情報として履歴情報記憶手段５６４に記憶される。

また、機械電源投入やスクリュ冷間起動防止解除等の予め決められた操作を行うと、計時手段が計時しているこのときの年月日時刻とともに履歴情報として履歴情報記憶手段５６４に記憶される。
こうして多数ショットのモニタリングデータがモニタリングデータ記憶手段５６３に記憶され、また、各種の履歴情報が履歴情報記憶手段５６４に記憶される。

そして、タッチパネル付表示部４３のタッチパネルを操作してモニタリングデータ記憶手段５６３に記憶されているモニタリングデータをタッチパネル付表示部４３の表示部に表示すると図５に示す表示画面になる。この表示画面においては、スクロールバーによって最大１０００ショット分のモニタリングデータを見ることができる。

また、タッチパネル付表示部４３のタッチパネルを操作して履歴情報記憶手段５６４に記憶されている履歴情報をタッチパネル付表示部４３の表示部に表示すると図６に示す表示画面になる。すなわち、設定履歴、アラーム履歴、停止履歴、操作履歴等の履歴をスクロールバーによって最近のものから最大で１０００件分を見ることができる。

また、ＨＭＩ部４１のＣＰＵ５１は、モニタリングデータ記憶手段５６３に記憶されている年月日時刻が付加されたモニタリングデータを読み出し、これに成形品識別情報記憶手段５６２に記憶されている成形品毎の製品コードや金型コード、金型番号等の成形品識別情報を読み出して付加し記憶媒体インターフェース５８を介して外部記憶媒体５７に書き込む。また、ＣＰＵ５１は、履歴情報記憶手段５６４に記憶されている履歴情報を読み出し記憶媒体インターフェース５８を介して外部記憶媒体５７に書き込む。

外部記憶媒体５７に書き込まれた成形品識別情報を付加したモニタリングデータからはどの製品コード、金型コード、金型番号の成形品がどのようなモニタリングデータになっているかを知ることができ、これにより、成形品の品質管理が確実にできる。

また、外部記憶媒体５７に書き込まれたモニタリングデータと履歴情報は互いに年月日時刻が付加されているので、年月日時刻情報により関連付けることが可能になる。従って、条件設定変更によるモニタリングデータの挙動やモニタリングデータが変動したことによる条件設定変更等の関連が判り、例えば、モニタリングデータに変動があったときに成形条件の設定があったとかアラームが発生したとか、機械が一時停止したとか等の関連を知ることができる。これにより、成形品の品質管理がさらに確実にできる。また、成形品の解析も容易にできる。

なお、この実施の形態では、記憶媒体インターフェース５８に外部記憶媒体５７を接続し、この外部記憶媒体５７に各成形品のモニタリングデータ及び履歴情報を記憶して品質管理や成形品の解析に利用するようにしたたが必ずしもこれに限定するものではなく、通信インターフェースからネットワークを介して他のパーソナルコンピュータの記憶部に記憶し、他のパーソナルコンピュータで品質管理や成形品の解析ができるようにしてもよい。
また、この実施の形態では、タッチパネル付表示部をＨＭＩ部とは別体に設けたものについて述べたが、ＨＭＩ部と一体であってもよい。

本発明の一実施の形態に係る電動式射出成形機の構成を示す図。同実施の形態に係る射出成形機本体の制御装置のブロック図。図２の制御装置のＨＭＩ部の構成を示すブロック図。図３の記憶装置に形成された要部記憶手段の構成を示す機能ブロック図。図２のタッチパネル付表示部におけるモニタリングデータの表示画面例を示す図。図２のタッチパネル付表示部における履歴情報の表示画面例を示す図。

符号の説明

１…射出成形機本体、１８…金型、３１…主制御部、４１…ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）部、４３…タッチパネル付表示部、５１…ＣＰＵ、５６…記憶装置、５７…外部記憶媒体。

Claims

合成樹脂材料を加熱溶融した溶融樹脂を計量しつつ金型に射出して成形品を成形する射出成形機において、
製品コードや金型コード等の成形品識別情報を成形品毎に記憶した成形品識別情報記憶手段と、年月日時刻を計時する計時手段と、成形品を成形する毎に、金型への溶融樹脂の充填時間、溶融樹脂の計量時間、成形品の取出し時間等をモニタリングし、このモニタリングデータに前記計時手段が計時した年月日時刻を付加して記憶するモニタリングデータ記憶手段と、外部記憶媒体へのリード・ライトのために情報を入出力する入出力部及び表示部を表示制御するコントローラを有し、前記表示部への成形条件の表示や前記モニタリングデータ記憶手段に記憶したモニタリングデータの表示を行うヒューマンマシンインターフェース部を備え、
前記ヒューマンマシンインターフェース部は、前記モニタリングデータ記憶手段に記憶した年月日時刻を付加したモニタリングデータに、前記成形品識別情報記憶手段に記憶した成形品識別情報を付加して前記入出力部に出力することを特徴とする射出成形機の制御装置。
合成樹脂材料を加熱溶融した溶融樹脂を計量しつつ金型に射出して成形品を成形する射出成形機において、
製品コードや金型コード等の成形品識別情報を成形品毎に記憶した成形品識別情報記憶手段と、年月日時刻を計時する計時手段と、成形品を成形する毎に、金型への溶融樹脂の充填時間、溶融樹脂の計量時間、成形品の取出し時間等をモニタリングし、このモニタリングデータに前記計時手段が計時した年月日時刻を付加して記憶するモニタリングデータ記憶手段と、外部記憶媒体へのリード・ライトのために情報を入出力する入出力部及び表示部を表示制御するコントローラを有し、前記表示部への成形条件の表示や前記モニタリングデータ記憶手段に記憶したモニタリングデータの表示を行うヒューマンマシンインターフェース部と、少なくとも成形条件の設定変更、モニタリング数値異常時のアラーム発生、機械異常発生時の停止を、前記計時手段が計時した年月日時刻とともに履歴情報として記憶する履歴情報記憶手段を備え、
前記ヒューマンマシンインターフェース部は、前記モニタリングデータ記憶手段に記憶した年月日時刻を付加したモニタリングデータに、前記成形品識別情報記憶手段に記憶した成形品識別情報を付加して前記入出力部に出力するとともに前記履歴情報記憶手段に記憶した履歴情報を前記入出力部に出力することを特徴とする射出成形機の制御装置。