JP4921146B2

JP4921146B2 - 射出成形機

Info

Publication number: JP4921146B2
Application number: JP2006339993A
Authority: JP
Inventors: 明雄山田
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2026-12-18
Also published as: JP2008149570A

Description

本発明は、マシン（射出成形機）全体の制御を司るコントローラの制御の下に、各種表示モードの画像を表示可能な表示装置を備えた射出成形機に関する。

近時の射出成形機は、カラー液晶ディスプレイ等の表示装置を具備しており、この表示装置によって、自動運転のための運転条件を設定または確認するための各種運転条件設定モード画像、自動運転中の多数の計測項目の実測データを表示するための各種実測データ表示モード画像、定期点検時期に自動的に点検項目を表示して定期点検を促すための定期点検モード画像、異常発生時にこの旨を認知させるためのアラームモード画像等々を表示するようになっている。

上記した実測データ表示モード画像のうちには、各成形サイクル毎の複数のモニタ項目（監視項目）の実測データを、成形サイクル順に数値で一覧表示するモニタ項目表示モードの画像（以下、この表示モードの画像をモニタ項目数値一覧画像と記す）があり、このモニタ項目数値一覧画像を用いることで、各サイクル毎の重要モニタ項目の実測データの推移が、時系列で確認できる。

上記したモニタ項目数値一覧画像で表示可能なモニタ項目には、多数の項目が用意されており、マシンの出荷段階で既に設定されているモニタ項目や、あるいは、マシンのオペレータが多数のモニタ項目から所望の項目を選択・設定したモニタ項目によって、連続運転時においてモニタが必要な項目の変化状況を、時系列で並べられた数値データによって容易に確認することができ、連続する成形サイクルでの運転状況の把握に有意なものとなっている。

ところで、インラインスクリュ式の射出成形機はオープンノズル方式（ノズルの開口を開閉する弁を持たないノズルをもつ方式）を採ることが一般的であり、可塑化（計量）完了後から射出を開始するまでの間に、ノズルから樹脂が漏れ出るドルーリング（ｄｒｏｏｌｉｎｇ）が問題となることから、オープンノズル方式の射出成形機では、可塑化完了後に、スクリュを強制的に少しだけ後退させるサックバックを行うようにしている。しかし、このサックバック工程のスクリュ後退量を最適に調整するには豊富な経験と知識を要し、サックバックのスクリュ後退量が足りないとドルーリングが発生し、サックバックのスクリュ後退量が多すぎると、可塑化してスクリュの先端側に貯えた樹脂圧が負圧となりノズル先端側からエアを吸い込み成形品に悪影響を及ぼすおそれがある。

しかしながら、従来は、ドルーリング発生の検知は、マシンを停止させた上での目視確認に委ねられており、連続成形運転中にマシンを停止させることなく、ドルーリングが発生しているか否かを、モニタ項目数値一覧画像で確認する手法がないのが現状であった。よって、マシンを停止させた上での目視確認ではなく、連続成形運転中にドルーリングが発生しているか否かや、あるいは、連続成形運転中にドルーリング発生の虞がある状況に遷移しつつあることを、モニタ項目数値一覧画像の数値データ表示で、定量的に把握できるようにすることが求められていた。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、連続成形運転中にドルーリングが発生しているか否かや、あるいは、連続成形運転中にドルーリング発生の虞がある状況に遷移しつつあることを、モニタ項目数値一覧画像の数値データの表示によって、一目で定量的に把握できるようにすることにある。

本発明は上記した目的を達成するため、設定された各運転条件値と各センサからの計測情報などに基づきマシンの各部を駆動制御するコントローラを具備し、該コントローラは、予め定められた成形運転プログラムに従って一連の成形運転工程を実行させると共に、運転中の各運転条件の実測データを取り込んで格納し、また、前記コントローラは、オペレータの指示に基づき、各種表示モードの画像を表示装置上に表示させる射出成形機において、各成形サイクル毎の複数のモニタ項目の実測データを成形サイクル順に数値で一覧表示するモニタ項目表示モードの画像に、サックバック工程の終了後から射出工程の開始までの間の所定タイミングにおけるスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データを数値表示可能とし、かつ前記所定タイミングにおけるスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データの数値表示には、微小時間間隔で行われる圧力検出のサンプリングタイミングのうちで、型開き工程が開始される直前のサンプリングタイミングでのスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データと、射出工程が開始される直前のサンプリングタイミングでのスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データとを併記することを特徴とする。
また、前記射出工程が開始される直前のサンプリングタイミングでのスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データは、サックバック工程の終了後から射出工程の開始までの間におけるスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データの最大値であることを特徴とする。

可塑化（計量）完了後にサックバックを行うと、スクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力は一旦下がるものの、スクリュの頸部に装着した逆止弁より後方側の樹脂（溶融樹脂）には、スクリュ回転が停止された後も前進慣性（スクリュ回転に伴うスクリュ送り作用によって前方への移送力を付与された溶融樹脂の、スクリュ回転停止後の前進慣性）が残っており、このため、サックバックによって一旦下がったスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力は、徐々に上昇する現象を生じる。本発明では、この昇圧現象に着目して、モニタ項目数値一覧画像において、例えば、微小時間間隔の圧力検出のサンプリングタイミングのうちで、型開き工程が開始される直前のサンプリングタイミングでのスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データと、射出工程が開始される直前のサンプリングタイミングでのスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データとを、併記して数値表示可能としており、これによって、連続成形運転中にドルーリングが発生しているかどうかや、あるいは、連続成形運転中にドルーリング発生の虞がある状況に遷移しつつあるかどうかを、数値データの表示によって一目で定量的に把握することが可能となって、早期に対策を施すことができる。また、１成形サイクル中の２つのポイントでの実測圧力データを併記して表示するので、ドルーリング発生の要因解析に大いに役立つものとなる。
あるいは、モニタ項目数値一覧画像において、サックバック工程の終了後から射出工程の開始までの間における、スクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データの最大値を数値表示可能とすることで、上記と同様に、連続成形運転中にドルーリングが発生しているかどうかや、あるいは、連続成形運転中にドルーリング発生の虞がある状況に遷移しつつあるかどうかを、数値データの表示によって一目で定量的に把握することが可能となって、早期に対策を施すことができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１〜図４は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）によるオープンノズルのインラインスクリュ式の射出成形機に係り、図１は、本実施形態に係る射出成形機の制御系統の簡略化したブロック図である。

図１において、１は、マシン（射出成形機）全体の動作制御や表示制御などを司るシステムコントローラで、このシステムコントローラ１は、演算機能素子やメモリなどのハードウェア資源と、予め保持された各種アプリケーションソフトなどのソフトウェア資源との協働により、各種の演算処理、データ書き込み・呼み出し処理、表示制御処理、指令出力処理等々の各種処理を実行する。システムコントローラ１中に示された機能ブロックの機能については後述するが、各機能ブロックは、上記のハードウェア資源とソフトウェア資源とにより具現化されるものである。また、２は、マシンの各部に備えられた多数のセンサで構成されるセンサ群、３は、マシンの各部に配設された多数の駆動源を駆動制御するための多数のドライバ回路で構成されたドライバ群、４は、マシンの前面部に配設されたキー入力装置、５は、マシンの前面部に配設されたタッチパネル入力部５ａ付きの表示装置（タッチパネル付きカラー液晶表示装置）であり、キー入力装置４とタッチパネル入力部５ａとにより、ユーザ入力インターフェースを構成している。

システムコントローラ１は、可塑化動作、サックバック動作、型開閉動作（型開き動作および型閉じ動作（型閉じ・型締め動作））、エジェクト動作（エジックト突き出し動作およびエジェクト戻し動作）、射出動作（１次射出動作および保圧動作）などの成形工程全体の制御や、実測データの演算・格納処理、良品／不良品の判定処理、異常判定処理等の演算・判定処理、あるいは、表示装置５の出力画像の表示制御処理等々の、各種処理を実行する。このシステムコントローラ１中において、１１は成形条件設定記憶部、１２は成形プロセス制御部、１３は実測値記憶部、１４は表示処理部である。また、表示処理部１４中において、１５はデータ変換処理部、１６はグラフスケール生成部、１７は表示用固定データ格納部、１８は表示画像データ生成部である。

成形条件設定記憶部１１には、タッチパネル入力部５ａやキー入力装置４によって入力された、あるいは、各種記憶媒体から転送されて入力された各種運転条件値が、書き替え可能な形で記憶されている。この運転条件値としては、例えば、電力値、可塑化工程時のスクリュ位置とスクリュ回転速度，スクリュ後退速度，および背圧との関係、サックバック制御条件、射出開始点（位置）から保圧切替点（位置）までの射出速度条件並びに射出圧力条件、保圧切替時点から保圧終了時点までの２次射出圧力（保圧圧力）条件、型閉じ（型締め）ストロークと速度・圧力制御条件並びに型締力、型開きストロークと速度・圧力制御条件、エジェクト制御条件、各部の温度制御条件、製品自動取り出し機の制御条件等々が挙げられる。

成形プロセス制御部１２は、予め作成された成形プロセス制御プログラムと、成形条件設定記憶部１１に格納された設定条件値とに基づき、マシンの各部に配設されたセンサ群２（位置センサ、圧力センサ、回転速度センサ、温度センサなど）からの計測情報および自身に内蔵されたクロックからの計時情報を参照しつつ、ドライバ群３（モータドライバ、ヒータドライバなど）を介して対応する駆動源を駆動制御し、一連の成形工程を実行させる。

実測値記憶部１３には、連続自動運転時における予め設定されたモニタ項目の総べての実測データが、連続する所定回数のショットにわたって取り込まれる。取り込まれるモニタ項目としては、時間監視項目、位置監視項目、回転速度監視項目、速度監視項目、圧力監視項目、温度監視項目、電力監視項目等が挙げられる。

表示処理部１４は、タッチパネル入力部５ａやキー入力装置４によるオペレータが所望するモードの表示画像の呼び出し指令によって、予め作成された表示画像作成・制御プログラムに基づき、指定された表示モードの表示画像データを作成する。

すなわち、オペレータによる所定の表示画像の呼び出し指令が到来すると、表示処理部１４のデータ変換処理部１５は、必要に応じ成形条件設定記憶部１１や実測値記憶部１３に格納された情報から当該表示モード画像の表示に用いるためのデータを抽出すると共に、これを指定された当該表示モード画像の表示形態に対応した形に変換処理する。例えば、指定された表示モードが或る工程やサイクルのグラフィック画像であると、抽出したデータを線描化処理した画像データに変換処理したり、また、指定された表示モードが或る工程の運転状態設定画像であると、抽出したデータを数値画像データに変換処理等する。また、指定された表示モードがグラフィック画像である場合には、グラフスケール生成部１６は、データ変換処理部１５の内容、もしくはオペレータのスケール指示に基づき、予め作成されたグラフスケール（グラフ目盛）生成プログラムによって、所定倍率のグラフ目盛格子画像データと目盛数値画像データとを生成する。

データ変換処理部１５およびグラフスケール生成部１６の生成処理データは、表示画像データ生成部１８に取り込まれ、所定倍率のグラフ目盛格子画像データ上の所定位置に、このグラフ目盛に応じた拡大／縮小率に変換処理して取り込まれたグラフィック画像データが重ね書きして、合成処理される。また、表示用固定データ格納部１７に予め作成されて格納されている多数のモード画像用の固定データたる文字，記号，グラフィック図形，罫線データ等々から、当該表示モード画像の表示に用いるためのデータが抽出されて、これが表示画像データ生成部１８に取り込まれ、同じく表示用の画像データとして合成される。

これによって、表示画像データ生成部１８には、指定されたグラフィック表示画像用のグラフ目盛，目盛数字，線描グラフ，モード表示文字，単位記号，項目表示文字等が所定配置・合成され、且つカラー分け情報等が付加された画像データが作成され、これが書き換え可能に保持される。

なお、指定された表示モードがグラフィック画像でない場合には、データ変換処理部１５と表示用固定データ格納部１７の内容とによって、同様に指定された表示画像用の画像データが表示画像データ生成部１８で生成されて保持される。

表示画像データ生成部１８の画像データは、図示せぬフレームバッファに転送されて一時記憶され、表示処理部１４の指令によってこのフレームバッファの出力が表示装置５に送出されて、表示装置５の表示画面上には所定モードの画像データが表示されることになる。

図２は、表示装置５の表示画面上に所定モードの画像データが表示されている状態において、この表示画像中の「モニタ項目」ボタン２１をオペレータがタッチすることで表示されるモニタ項目選択モードの表示画像を示している。このモニタ項目選択モードの表示画像を用いることで、オペレータは、後記するモニタ項目数値一覧画像で実測データを数値表示するモニタ項目（監視項目）の選択や変更を行うことが可能となっており、モニタ項目候補一覧表示欄２３で表示されている項目のうちの所望項目のＩＤ数値を、モニタ項目設定欄２４に数値入力することで、モニタ項目数値一覧画像で表示するモニタ項目が設定できるようになっている。なお、図２のモニタ項目選択モードの表示画像でのモニタ項目設定欄２４には、初期段階では、マシンの出荷段階で既に設定されているモニタ項目が表示されるようになっており、この出荷段階で既設定のモニタ項目には、型開き工程が開始される直前のサンプリングタイミングでのスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データである「９７射出残圧（型開ＳＴ）」と、射出工程が開始される直前のサンプリングタイミングでのスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データである「９８射出残圧（射出ＳＴ）」とが、含まれている。

図３は、表示装置５の表示画面上に所定モードの画像データが表示されている状態において、この表示画像中の「モニタ表示」ボタン２２をオペレータがタッチすることで表示されるモニタ項目数値一覧画像を示している。このモニタ項目数値一覧画像では、各成形サイクル毎の複数のモニタ項目の実測データが、成形サイクル順に数値で一覧表示されるようになっており、図３に示した例では、成形サイクル順に、射出工程時の速度−圧力の切り替り位置（１次射出工程から保圧工程の切り替り位置）のスクリュ位置である「Ｖ−Ｐ切替位置」や、クッション量に対応するスクリュ位置である「クッション位置」等々の実測データの数値と共に、前記した「９７射出残圧（型開ＳＴ）」の実測データの数値２６と「９８射出残圧（射出ＳＴ）」の実測データの数値２７とが、併記して表示されている。なお、「９７射出残圧（型開ＳＴ）」の実測データは、微小時間間隔の圧力検出のサンプリングタイミングのうちで、型開き工程が開始される直前のサンプリングタイミング（圧力検出のサンプリング周期（圧力検出のサンプリングタイミング間隔）は、ここでは０．５ｍｓｅｃである）でのスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データであり、「９８射出残圧（射出ＳＴ）」の実測データは、微小時間間隔の圧力検出のサンプリングタイミングのうちで、射出工程が開始される直前のサンプリングタイミングでのスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データである。したがって、「９７射出残圧（型開ＳＴ）」の実測データは、型開き工程の開始タイミングから見て０．５ｍｓｅｃ以内前の実測データであって、略型開き工程の開始タイミングの実測データであり、「９８射出残圧（射出ＳＴ）」の実測データは、射出工程が開始タイミングから見て０．５ｍｓｅｃ以内前の実測データであって、略射出工程が開始タイミングの実測データである。

オペレータは、図３に示したモニタ項目数値一覧画像において、「９７射出残圧（型開ＳＴ）」の実測データの数値２６および「９８射出残圧（射出ＳＴ）」の実測データの数値２７とを見ることより、前述したように、サックバックによって一旦下がった後に上昇するスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力を、略型開き工程が開始されるタイミングと略射出工程が開始されるタイミングとで確認することができ、これによって、連続成形運転中にドルーリングが発生しているかどうかや、あるいは、連続成形運転中にドルーリング発生の虞がある状況に遷移しつつあるかどうかを、数値データの表示によって一目で定量的に把握することが可能となる。また、１成形サイクル中の２つのポイントでの実測圧力データを併記して表示するので、ドルーリング発生の要因解析に大いに役立つものとなる。

図４は、表示装置５の表示画面上に所定モードの画像データが表示されている状態において、この表示画像中の「１サイクルグラフ」ボタン３０をオペレータがタッチすることで表示される１サイクル実測グラフ画像を示している。図４に示した１サイクル実測グラフ画像は、可塑化工程の開始を始点とし、射出工程（１次射出工程および保圧工程）の終了を終点として、実測データが線描されている。図４において、３１は可塑化のスクリュ回転速度、３２は可塑化の背圧、３３は可塑化のスクリュ後退速度、３４はサックバック速度（サックバックのスクリュ後退速度）、３５はサックバックに伴う樹脂の負圧、３６はサックバック後の樹脂残圧、３７は型開き速度、３８はエジックト突き出し速度、３９はエジェクト戻し速度、４０は型閉じ・型締め速度、４１は射出速度（射出のスクリュ速度）、４２は射出圧（射出の樹脂圧）である。この図４の１サイクル実測グラフ画像において、図中のＴ１のタイミングの実測圧力データが、「９７射出残圧（型開ＳＴ）」の実測データに相当し、Ｔ２のタイミングの実測圧力データが、「９８射出残圧（射出ＳＴ）」の実測データに相当する。「９７射出残圧（型開ＳＴ）」や「９８射出残圧（射出ＳＴ）」の実測データにより、ドルーリングを生じているかや、ドルーリングを生じそうな状況であるのかを確認することができる。

なお、上述した実施形態では、略型開き工程の開始タイミングおよび略射出工程の開始タイミングにおいて、実測したスクリュ前端側の溶融樹脂の圧力データを数値表示するようにしているが、モニタ項目数値一覧画像において、サックバック工程の終了後から射出工程の開始までの間で計測されたスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データのうちで、最も高い実測圧力データ（図４中でのＴ３での実測圧力データ）を数値表示するようにしてもよい。このようにした場合も、ドルーリングを生じているかや、ドルーリングを生じそうな状況であるのかを確認することができる。

本発明の一実施形態に係るオープンノズルのインラインスクリュ式の射出成形機における、制御系統の簡略化したブロック図である。本発明の一実施形態に係る射出成形機において、表示装置に表示されるモニタ項目選択モードの表示画像の例を示す説明図である。本発明の一実施形態に係る射出成形機において、表示装置に表示されるモニタ項目数値一覧画像の例を示す説明図である。本発明の一実施形態に係る射出成形機において、表示装置に表示される１サイクル実測グラフ画像の例を示す説明図である。

符号の説明

１システムコントローラ
２センサ群
３ドライバ群
４キー入力装置
５表示装置（タッチパネル付きカラー液晶表示装置）
５ａタッチパネル入力部
１１成形条件設定記憶部
１２成形プロセス制御部
１３実測値記憶部
１４表示処理部
１５データ変換処理部
１６グラフスケール生成部
１７表示用固定データ格納部
１８表示画像データ生成部

Claims

設定された各運転条件値と各センサからの計測情報などに基づきマシンの各部を駆動制御するコントローラを具備し、該コントローラは、予め定められた成形運転プログラムに従って一連の成形運転工程を実行させると共に、運転中の各運転条件の実測データを取り込んで格納し、また、前記コントローラは、オペレータの指示に基づき、各種表示モードの画像を表示装置上に表示させる射出成形機において、
各成形サイクル毎の複数のモニタ項目の実測データを成形サイクル順に数値で一覧表示するモニタ項目表示モードの画像に、サックバック工程の終了後から射出工程の開始までの間の所定タイミングにおけるスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データを数値表示可能とし、
かつ前記所定タイミングにおけるスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データの数値表示には、微小時間間隔で行われる圧力検出のサンプリングタイミングのうちで、型開き工程が開始される直前のサンプリングタイミングでのスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データと、射出工程が開始される直前のサンプリングタイミングでのスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データとを併記することを特徴とする射出成形機。
請求項１に記載の射出成形機において、
前記射出工程が開始される直前のサンプリングタイミングでのスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データは、サックバック工程の終了後から射出工程の開始までの間におけるスクリュ前端側の溶融樹脂の実測圧力データの最大値であることを特徴とする射出成形機。