JP4648076B2 - 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係り、特に、計測データの統計処理ができる制御装置に関する。

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、バレルでの溶融樹脂の計量時間、金型での成形品の取出し時間、１つの成形品を成形するサイクル時間等をモニタリングするとともに計測し、得られた計測データを成形品の所定個数分記憶部に記憶し、その記憶した計測データを例えば、パーソナルコンピュータからなるヒューマンマシンインターフェース部の表示部に表示するようにしていた。

しかしながら、単に記憶部に記憶した計測データを表示するのみでは、射出成形機による成形品の成形時の品質を管理するには不十分であった。
そこで、本発明は、対象とする成形品の個数の量や統計データをすぐに確認したいか否かに応じて２種類の統計データを表示させることができるとともに成形品の成形時の品質管理を充分に高めることができる射出成形機の制御装置を提供する。

本発明は、合成樹脂材料をバレルで加熱溶融するとともに計量し、射出ノズルから金型に射出して成形品を成形する射出成形機において、成形品を成形する毎に、金型への溶融樹脂の充填時間、バレルでの溶融樹脂の計量時間、金型での成形品の取出し時間、１つの成形品を成形するのに要するサイクル時間等のモニタリング対象を計測する計測手段と、記憶部と、計測手段が計測したモニタリング対象毎の計測データを予め設定した成形個数分前記記憶部に記憶させる制御を行う計測データ制御手段と、画面表示する表示部と、記憶部に記憶した成形個数の範囲内で統計対象個数を設定して統計データの表示を指示する第１の指示手段と、この第１の指示手段による統計データの表示指示があると、記憶部から設定した統計対象個数分の計測データを読み出して所望の統計データを算出し、この算出した統計データを表示部で表示させるために出力する第１の統計データ出力手段と、記憶部の計測データを使用せずにこれから成形される成形品の計測データを使用した統計データの表示を指示する第２の指示手段と、この第２の指示手段による統計データの表示指示があると、計測手段が計測したモニタリング対象毎の計測データから直ちに所望の統計データを算出して記憶部に記憶させる制御を行う統計データ制御手段と、記憶部から統計データを読み出して表示部で表示させるために出力する第２の統計データ出力手段を備え、前記第１の統計データ出力手段および前記第２の統計データ出力手段は、統計データを所望の成形個数の範囲で前記表示部にトレンド形式で表示させる射出成形機の制御装置にある。

本発明によれば、記憶部に記憶した成形個数分の計測データの範囲内で統計対象個数を設定して統計データを算出して表示部に表示できるとともに、記憶部の計測データを使用せずにこれから成形される成形品の計測データから直ちに統計データを算出して記憶部に記憶し、この記憶部から統計データを読み出して表示部に表示でき、これにより、対象とする成形品の個数の量や統計データをすぐに確認したいか否かに応じて２種類の統計データを表示させることができるとともに成形品の成形時の品質管理を充分に高めることが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。前記記憶装置５６には、計測データやこの計測データをもとに統計処理した統計データを記憶する記憶部が形成されている。

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のタッチパネル操作による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。

前記主制御部３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭによって、図４に示すように、成形品を成形する毎に、金型１８（金型キャビティ２０内）への溶融樹脂の充填時間、バレル３での溶融樹脂の計量時間、金型１８での成形品の取出し時間、１つの成形品を成形するのに要するサイクル時間、保圧圧力等のモニタリング対象を計測する計測手段３１１と、この計測手段３１１が計測したモニタリング対象毎の計測データを予め設定した成形個数分前記記憶装置５６の記憶部に記憶させるためにＨＭＩ部４１への出力制御を行う計測データ制御手段３１２と、前記記憶装置５６の記憶部に記憶した成形個数の範囲内で統計対象個数を設定して統計データの表示を前記ＨＭＩ部４１へ指示する第１の指示手段３１３と、前記記憶装置５６の記憶部の計測データを使用せずにこれから成形される成形品の計測データを使用して統計データの表示を前記ＨＭＩ部４１へ指示する第２の指示手段３１４と、この第２の指示手段３１４による統計データの表示指示があると、前記計測手段３１１が計測したモニタリング対象毎の計測データから所望の統計データを算出して前記記憶装置５６の記憶部に記憶させるためにＨＭＩ部４１への出力制御を行う統計データ制御手段３１５を備えている。なお、前記第１、第２の指定手段３１３、３１４はタッチパネル付表示部４３のタッチパネルも使用している。

前記計測手段３１１は、充電時間、計量時間、取出し時間、サイクル時間については個々にタイマを使用して計測し、保圧圧力については圧力計を使用して計測するなど、それぞれのモニタリング対象に応じた方法で計測するようになっている。

前記ＨＭＩ部４１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭによって、図５に示すように、年月日時刻を秒単位で計時する計時手段４１１と、前記主制御部３１の計測データ制御手段３１２から計測データを受信すると計時手段４１１が計時した年月日時刻を付して前記記憶装置５６の記憶部に記憶する計測データ記憶手段４１２と、前記主制御部３１の第１の指示手段３１３から統計データの表示指示があると、前記記憶装置５６の記憶部から設定した統計対象個数分の計測データを読み出して所望の統計データを算出し、この算出した統計データを前記タッチパネル付表示部４３に表示させるために出力する第１の統計データ出力手段４１３と、前記主制御部３１の統計データ制御手段３１５から統計データを受信すると計時手段４１１が計時した年月日時刻を付して前記記憶装置５６の記憶部に記憶する統計データ記憶手段４１４と、前記記憶装置５６の記憶部に記憶した統計データが設定した成形個数に達すると、記憶装置５６の記憶部から統計データを読み出して前記タッチパネル付表示部４３に表示させるために出力する第２の統計データ出力手段４１５を備えている。

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ショットとし、この１ショットに要する時間をサイクル時間として成形が繰り返される。

この各サイクルにおいて主制御部３１の計測手段３１１により、金型１８への溶融樹脂の充填時間、バレル３における溶融樹脂の計量時間、金型１８での成形品の取出し時間、サイクル時間、保圧圧力等が計測される。そして、１つの成形品を成形するときの、充電時間、計量時間、取出し時間、サイクル時間、保圧圧力等の計測データを１ショットの計測データとし、成形品単位、すなわち、ショット単位で計測データが計測データ制御手段３１２によりＨＭＩ部４１へ出力される。ＨＭＩ部４１では１ショットの計測データを受信すると計測データ記憶手段４１２が、計時手段４１１が計時した年月日時刻を付して記憶装置５６の記憶部に記憶する。こうして、成形品の成形が繰り返される毎にショット単位の計測データが記憶装置５６に記憶される。そして、記憶装置５６の記憶部は、１０００ショット分の計測データを記憶する容量に設定され、記憶部に１０００ショット分の計測データが記憶されると、それ以後は、一番古い計測データが消去されてから新しい計測データが記憶される。

このような成形動作において、例えば、Ｌ統計を選択して現在のショット（２００１ショット目）から５０００ショットまでの、３０００ショットについてモニタし、計測データに基づいて統計データを見たいときには、タッチパネル付表示部４３のタッチパネルを操作して表示部に図６に示すようなＬ統計表示を行わせる。そして、画面上においてサンプル数「３０００」ショットを入力して開始キーＡを操作すると、主制御部３１の第２の指示手段３１４がＨＭＩ部４１に対して２００１ショット目から５０００ショットまでの統計データの表示の指示を行う。

このときには主制御部３１では、統計データ制御手段３１５が動作して計測手段３１１が計測した成形品の計測データから所望の統計データを算出して記憶装置５６の記憶部に記憶させるためにＨＭＩ部４１への出力制御を行う。ＨＭＩ部４１では統計データ制御手段３１５から統計データを受信すると、統計データ記憶手段４１４が統計データに計時手段４１１が計時した年月日時刻を付して記憶装置５６の記憶部に１ショットの統計データとして記憶する。こうして、記憶装置５６の記憶部には成形品毎の統計データが順次記憶される。

ＨＭＩ部４１の第２の統計データ出力手段４１５は、記憶装置５６の記憶部から統計データを読み出してタッチパネル付表示部４３へ出力する。こうして、タッチパネル付表示部４３には、モニタリング対象である充填時間、計量時間、取出し時間、サイクル時間、保圧圧力等についての統計データが、例えば、トレンドＬ統計として、基準値に対してどのように変動しているかを示すグラフＢの形式で表示される。なお、表示画面には１０００ショット分の統計データが表示される。また、その統計データがどの時刻のものか分かるように時刻も表示される。

また、表示画面をＬ統計結果に切替えると、図７に示すような、充填時間、計量時間、取出し時間、サイクル時間、保圧圧力等について、最新ショットのデータ、最大値、最小値、平均、変動幅、分布率、標準偏差などの項目毎の統計データが数値データとして表示される。そして、この統計表示処理は、成形品の成形が３０００ショット分行われると終了する。

このように、これから成形する成形品の計測データを元に統計処理した結果をグラフや数値データで表示できるので、成形品の成形状態を確認することができる。そして、３０００ショット分という多数の成形品の成形状態を確認できるので、統計の対象となる成形品の個数の量が多く、量産品生産時の成形品質管理には適している。そして、この場合は成形品の成形時の品質管理を充分に高めることができる。なお、ここではサンプルショット数を３０００に設定したが、この統計処理においてはサンプルショット数を大きく設定することが可能であり、例えば、サンプルショット数を９９９９９まで設定するということもできる。

また、記憶装置５６の記憶部には、過去１０００ショット分の計測データを記憶できる構成になっているので、例えば、今成形している成形品の過去５００ショット分の統計を見たいときには、タッチパネル付表示部４３のタッチパネルを操作して表示部に図８に示すような統計表示を行わせる。そして、画面上において開始「５００」ショットを入力し、終了「１０００」ショットを入力して確定キーＣを操作すると、主制御部３１の第１の指示手段３１３がＨＭＩ部４１に対して記憶装置５６の記憶部に記憶した１０００ショットのうち、最新の５００ショットの計測データを使用して統計データを算出し表示する指示を行う。

これにより、ＨＭＩ部４１の第１の統計データ出力手段４１３は、記憶装置５６の記憶部から最新の５００ショット分の計測データを読み出して所望の統計データを算出し、この算出した統計データをタッチパネル付表示部４３に出力する。こうして、タッチパネル付表示部４３には、モニタリング対象である充填時間、計量時間、取出し時間、サイクル時間、保圧圧力等の統計データが図８に示すようにタッチパネル付表示部４３に直ちに表示される。すなわち、タッチパネル付表示部４３に、例えばトレンドＳ統計として、基準値に対してどのように変動しているかを示すグラフＤの形式で表示される。また、この画面において品質モニタの項目を選択すると、図９に示すように表示画面の一部が切り替わり、グラフＤとともに品質を示す数値データＥも表示させることができる。

このように、過去の計測データを使用して成形品の成形状態を直ちに確認したいときには、１０００ショット以下のショット数を指定することで記憶装置５６の記憶部に記憶した過去の計測データを使用して短時間で統計データを表示させることができる。従って、過去の成形品のある区間の統計データを確認する場合に適している。この場合も統計データを確認することで成形品の成形時の品質管理を充分に高めることができる。
なお、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ＨＭＩ部の構成を示すブロック図。 図２の主制御部の要部機能構成を示すブロック図。 図２のＨＭＩ部の要部機能構成を示すブロック図。 図２のタッチパネル付表示部におけるＬ統計表示画面を示す図。 図２のタッチパネル付表示部におけるＬ統計結果の表示画面を示す図。 図２のタッチパネル付表示部におけるＳ統計表示画面を示す図。 図２のタッチパネル付表示部におけるＳ統計表示及び品質モニタ表示の画面を示す図。

符号の説明

１…射出成形機本体、１８…金型、３１…主制御部、３１１…計測手段、３１２…計測データ制御手段、３１３…第１の指示手段、３１４…第２の指示手段、３１５…統計データ制御手段、４１…ＨＭＩ（ヒューマンマシンインターフェース）部、４１３…第１の統計データ出力手段、４１５…第２の統計データ出力手段、４３…タッチパネル付表示部、５１…ＣＰＵ、５６…記憶装置。

Claims (1)

1. 合成樹脂材料をバレルで加熱溶融するとともに計量し、射出ノズルから金型に射出して成形品を成形する射出成形機において、
   成形品を成形する毎に、金型への溶融樹脂の充填時間、バレルでの溶融樹脂の計量時間、金型での成形品の取出し時間、１つの成形品を成形するのに要するサイクル時間等のモニタリング対象を計測する計測手段と、記憶部と、前記計測手段が計測したモニタリング対象毎の計測データを予め設定した成形個数分前記記憶部に記憶させる制御を行う計測データ制御手段と、画面表示する表示部と、前記記憶部に記憶した成形個数の範囲内で統計対象個数を設定して統計データの表示を指示する第１の指示手段と、この第１の指示手段による統計データの表示指示があると、前記記憶部から設定した統計対象個数分の計測データを読み出して所望の統計データを算出し、この算出した統計データを前記表示部で表示させるために出力する第１の統計データ出力手段と、前記記憶部の計測データを使用せずにこれから成形される成形品の計測データを使用した統計データの表示を指示する第２の指示手段と、この第２の指示手段による統計データの表示指示があると、前記計測手段が計測したモニタリング対象毎の計測データから直ちに所望の統計データを算出して前記記憶部に記憶させる制御を行う統計データ制御手段と、前記記憶部から統計データを読み出して前記表示部で表示させるために出力する第２の統計データ出力手段を備え、前記第１の統計データ出力手段および前記第２の統計データ出力手段は、統計データを所望の成形個数の範囲で前記表示部にトレンド形式で表示させることを特徴とする射出成形機の制御装置。

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