JP4829522B2 - 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する。

従来、射出成形機としては、射出、計量、型開閉、押出し、温度等の射出成形に必要な制御を、その射出成形機にのみ使用する特定の制御装置によって行っていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１９１３８３号公報

ところで、射出、計量、型開閉、押出しの動作は、電動か、油圧かによって制御対象となるアクチュエータが異なる。このため、動作を電動にするか、油圧にするか、電動と油圧のハイブリッドにするかよって制御要素が異なることになる。

このような場合、従来は、制御対象が電動のアクチュエータであればそれ専用の制御装置を使用することになり、また、制御対象が油圧のアクチュエータであればそれ専用の制御装置を使用することになり、常に専用の制御装置を使用しなければならず、汎用性が悪く、経済性も悪かった。

そこで、本発明は、制御要素毎にモジュール化し、使用する制御モジュールの組み合わせによって制御対象が変化しても簡単に対処でき、汎用性、経済性に優れた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、汎用オペレーティングシステムを搭載して表示部を制御するヒューマンマシンインターフェース装置と、射出成形機本体の管理、監視と他モジュールの制御を行う主制御部と、射出成形機の主制御部以外の制御要素毎に専用のマイクロプロセッサを設けた複数の制御モジュールと、制御モジュールによって制御され射出成形機のアクチュエータを駆動制御するドライバ部とを有し、各制御モジュールの組み合わせによって各種の射出成形制御を行うことにある。

本発明によれば、制御要素毎にモジュール化し、使用する制御モジュールの組み合わせによって制御対象が変化しても簡単に対処でき、汎用性、経済性に優れた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。
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、ドライバ部を構成するサーボアンプ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、ドライバ部を構成するサーボアンプ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、シーケンス処理部３２及びサーボ指令部３３は、制御要素毎に専用のマイクロプロセッサを設けた制御モジュールを構成するものである。

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）を有するヒューマンマシンインターフェース装置としてのＨＭＩ部４１をイーサネット（Ｒ）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。

前記タッチパネル付表示部４３は、前記ＨＭＩ部４１によって表示部が表示制御されると共に前記主制御部３１によってタッチパネル部が制御される構成になっており、表示画面に表示されているキー上のタッチパネルを指でタッチすることによって主制御部３１へキー信号を入力する。

このような構成においては、主制御部３１は温度制御部４５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する。そして、バレル３の射出ノズル５から溶融樹脂を射出して金型キャビティ２０内へ充填するときには、シーケンス処理部３２及びサーボ指令部３３を制御し、先ず、計量サーボモータ１７を駆動して射出スクリュ４を移動し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を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、成形された製品が取出される。

以上は、電動式射出成形機の場合の動作であるが、油圧式射出成形機の場合は、リリーフ・フローコン制御のための油圧ドライバを使用し、射出サーボモータ６や計量サーボモータ１７は不要になる。

このときには、油圧式射出成形機本体の制御装置は、図３に示すように、サーボ指令部３３及びこれに接続されたサーボアンプ３５，３７、射出サーボモータ６、計量サーボモータ１７等は回路から切り離され、代わって、バスライン３４に油圧Ｉ／Ｏ５１を接続し、その油圧Ｉ／Ｏ５１に、溶融樹脂を射出するために射出スクリュを進退動作させる油圧ドライバ５２を接続するとともに射出する溶融樹脂利用を計量するために射出スクリュを進退動作させる油圧ドライバ５３を接続している。

このように、射出成形機が電動式射出成形機から油圧式射出成形機に変更されたときには、サーボモータによって駆動される射出スクリュから油圧によって駆動される射出スクリュに変更されるようにアクチュエータは全く異なる構成になる。すなわち、バレル３の構成が異なる。従って、射出成形機自体は全体が交換されることになる。

しかし、制御装置においては、主制御部３１、シーケンス処理部３２、サーボ指令部３３がそれぞれ専用のＣＰＵを有し、制御要素毎にモジュール化した制御モジュールになっているので、個々に変更することができる。従って、射出成形機が電動式射出成形機から油圧式射出成形機に変更されたときには、サーボ指令部３３等を回路から切り離し、代わって、バスライン３４に油圧Ｉ／Ｏ５１を接続し、その油圧Ｉ／Ｏ５１に、油圧ドライバ５２，５３を接続し、さらに、電動式射出成形機と油圧式射出成形機とで使用するシーケンス処理部３２が異なれば、シーケンス処理部３２も油圧式のものに交換すればよく、制御装置全体を取り替える必要は無い。

また、射出成形機を電動式射出成形機から電動と油圧のハイブリッド式射出成形機に変更したときには、制御装置は、図４に示すように、図２の制御装置においてバスライン３４に油圧Ｉ／Ｏ５１を接続し、その油圧Ｉ／Ｏ５１に、油圧ドライバ５２，５３を接続し、さらに、シーケンス処理部３２をハイブリッド式のものに交換すればよく、制御装置全体を取り替える必要は無い。

なお、シーケンス処理部３２として、電動式、油圧式、ハイブリッド式に対応したシーケンス制御のプログラムを予め組み込んでおき、どのプログラムを使用するかを選択できるようになっていれば、シーケンス処理部３２を交換せずに使用するプログラムを選択することで容易に対処できる。

このように、射出成形機を電動式、油圧式、ハイブリッド式に変更しても制御装置としては全体を変更する必要は無く、制御モジュールの組み合わせを変更するのみで簡単に対処することができ、制御装置として汎用性、経済性に優れたものとなる。
また、主制御部３１やシーケンス処理部３２を個々に交換することで必要に応じて処理能力を高めることも容易にできる。

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。 同実施井の形態において油圧式射出成形機を使用したときの射出成形機本体の制御装置のブロック図。 同実施井の形態においてハイブリッド式射出成形機を使用したときの射出成形機本体の制御装置のブロック図。

符号の説明

１…射出成形機本体、３…バレル、４…射出スクリュ、６…射出用サーボモータ、１７…計量用サーボモータ、１８…金型、３１…主制御部、３２…シーケンス処理部、３３…サーボ指令部、３５，３７…サーボアンプ。

Claims (1)

1. 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、
   汎用オペレーティングシステムを搭載して表示部を制御するヒューマンマシンインターフェース装置と、射出成形機本体の管理、監視と他モジュールの制御を行う主制御部と、射出成形機の前記主制御部以外の制御要素毎に専用のマイクロプロセッサを設けた複数の制御モジュールと、前記制御モジュールによって制御され射出成形機のアクチュエータを駆動制御するドライバ部とを有し、
   前記各制御モジュールの組み合わせによって各種の射出成形制御を行うことを特徴とする射出成形機の制御装置。

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