JP3698671B2 - 成形機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転状態の実測値を表示装置の表示画面上にグラフィック表示する機能を備えた射出成形機やダイカストマシン等の成形機に係り、特に、実測データをグラフィック表示する際の制御技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時の射出成形機等の成形機においては、成形運転時における被計測対象の実測速度データや実測圧力データを、成形機に付設された表示装置の表示画面上にグラフィック表示するようにして、成形運転状態のモニタリングを視認性よく行うことを可能にしている。
【０００３】
上記のようなグラフィック表示を行う場合において、従来は、表示画面上に表示するためのグラフデータのサンプリング処理は、一定時間間隔で行われている。このため、被計測対象の移動速度が高速である場合には、被計測対象のある一定量の移動ストロークに対するサンプリング数が、被計測対象の移動速度が低速である場合のそれよりも、少くなってしまう。
【０００４】
図７は、速度データのサンプリングを一定時間ごとに行った場合の、被計測対象の速度実測グラフィックデータの１例である。図７において、横軸は被計測対象の移動位置を表し、縦軸は被計測対象の速度を表し、小丸は速度サンプリングデータを表している。図７に示すように、高速移動領域では速度サンプリングデータが粗になり、低速移動領域では速度サンプリングデータが密となっている。したがって、小丸の速度サンプリングデータを線で結んで表示される実測速度グラフィックデータは、高速移動領域では荒っぽい線描となり、低速移動領域では精緻な線描となることは否めなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、速度データのサンプリングを一定時間ごとに行った場合には、位置軸に沿った速度実測グラフィックデータの表示が、高速移動領域では荒っぽい線描となり、低速移動領域では精緻な線描となる傾向にある。このため、低速移動領域でのサンプリング数が適正なものとなるようにサンプリング時間間隔を設定すると、高速移動領域でのサンプリング数が少なくなって、高速移動領域の線描が、なめらかできれいなものにはならないという問題がある。この点を解消するために、高速移動領域でのサンプリング数を多くするようにサンプリング時間間隔を短いものとすると、低速移動領域でのサンプリング数が極端に増して、被計測対象がほとんど止まっているような極低速領域では、サンプリングデータを格納するバッファメモリが容量オーバーしてしまい、途中までしかグラフを描かないという問題を生じる。
【０００６】
このような問題に対処するために、成形機のオペレータによって、速度の異なる領域ごとでのサンプリング時間間隔を適正値に設定させることも考えられる。しかしながら、このようにすると、オペレータに対する負担が増し、操作が煩雑で、しかも、適正値を設定するには経験と知識を要するという問題がある。
【０００７】
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、サンプリング時間間隔を、自動的に、高速移動領域では短く低速移動領域では長くするように適正に制御することで、高速、低速移動領域ともに、なめらかで、きれいなグラフィック表示を行えるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するために、本発明による代表的な１つの発明では、成形機の運転状態の実測値を表示装置上にグラフィック表示する機能を備えた成形機において、被計測対象の位置を１制御スキャンタイム毎に検出して出力する検出手段と、前回のサンプリングタイミングからの被計測対象の位置変化量が、予め定められた所定値以上となったか否かを判定し、所定値以上となった場合にはサンプリング指令信号を出力する位置変化量判定手段と、前回のサンプリングタイミングからのシステムの制御スキャン時間の累積時間が、予め定められた所定値以上となったか否かを判定し、所定値以上となった場合にはサンプリング指令信号を出力する時間変化量判定手段と、前記位置変化量判定手段または前記時間変化量判定手段の何れか一方から先に出力されるサンプリング指令信号に基づいて、被計測対象の少なくとも速度のサンプリングを行う実測値サンプリング手段とを、具備した構成をとる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る射出成形機における、射出速度のグラフィック表示処理系の構成を示すブロック図である。図１において、１は射出用サーボモータ、２はモータ１の回転を直線運動に変換するボールネジ機構、３はボールネジ機構２によって直線駆動されるスクリュー、４は射出用サーボモータ１に付設されたエンコーダ、５は、エンコーダ４の出力によりスクリュー３の位置を検出し、また、位置検出データと時間情報に基づき速度データを算出（検出）する位置・速度検出手段、６は、位置・速度検出手段５が速度データをサンプリングするタイミングを制御するサンプリングタイミング制御手段、７は、位置・速度検出手段５の出力する実測速度データを格納するバッファメモリ、８は、バッファメモリ７の出力を適宜に画像処理して、グラフィックデータとして出力する表示処理部、９は、画像処理部８の出力を画面上に表示する画像処理装置である。なお、位置・速度検出手段５内において、５ａは位置検出部、５ｂは速度サンプリング部、また、サンプリングタイミング制御手段６内において、６ａは位置変化累積部、６ｂは位置変化量判定部である。
【００１１】
射出用サーボモータ１は、図示せぬサーボアンプからの駆動信号Ｓ１によって、射出行程の１次射出行程においては位置軸に沿う速度フィードバック制御により駆動制御され、射出行程の保圧行程においては時間軸に沿う圧力フィードバック制御により駆動制御される。この射出用サーボモータ１の回転は、ボールネジ機構２により直線運動に変換されてスクリュー３に伝達され、射出行程の１次射出行程においては、スクリュー３が急速前進駆動されて、溶融樹脂の金型内への射出・充填が行われ、射出行程の保圧行程においては、圧力フィードバック制御により、金型内の樹脂に対して保圧が付与される。
【００１２】
射出用サーボモータ１に付設されたエンコーダ４の出力信号Ｓ２は、位置・速度検出手段５の位置検出部５ａに入力され、この位置検出部５ａにおいては、１制御スキャンタイム（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に位置データを求めて、これを速度サンプリング部５ｂに出力するとともに、サンプリングタイミング制御手段６の位置変化累積部６ａにも出力する。
【００１３】
サンプリングタイミング制御手段６の位置変化累積部６ａは、位置検出部５ａから１制御スキャンタイム毎に送出されてくる位置データΔｘを加算・累積し、この位置データの累積値（累積位置変化量）であるΣｘ１を位置変化量判定部６ｂに出力する。位置変化量判定部６ｂでは、位置変化累積部６ａから出力されるΣｘ１と、予め定められた所定の基準値Ｘｃ（例えば、１．０ｍｍ）とを対比し、Σｘ１≧Ｘｃとなったタイミングで、サンプリング指令信号Ｓ４を出力するとともに、位置変化累積部６ａの内容を０にクリアするように制御する。
【００１４】
位置・速度検出手段５の速度サンプリング部５ｂは、サンプリングタイミング制御手段６からサンプリング指令信号Ｓ４が到来する毎に、位置検出部５ａから最新値として現在取り込んだ位置データと、前回のサンプリングタイミングで取り込んだ位置データと、時計情報Ｓ３（時計情報Ｓ３から前回のサンプリングタイミングと今回のサンプリングタイミングの時間差を求める）とに基づいて、実測速度データを求める速度のサンプリング処理を実行する。速度サンプリング部５ｂの検出した（算出した）速度データＳ６は、バッファメモリ７に出力され、ここに一時的に格納される。
【００１５】
表示処理部８では、上位コントローラからの制御信号Ｓ７に基づき、バッファメモリ７から読み出した速度データＳ６と、画像出力に必要な罫線、テキスト、図形などの画像生成用データＳ８とを、適宜に画像処理して出力画像データを生成し、これを図示せぬフレームメモリを介して、表示装置９に出力する。これによって、表示装置９は、その表示画面上に射出行程の実測速度データのグラフィック表示を行う。
【００１６】
図２は、本実施形態の速度サンプリング動作の処理フローを示す図である。図２において、ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３は、マシン全体の制御を司るシステムローラの、それぞれ、入力の処理ステップ、演算・制御の実体の処理ステップ、出力の処理ステップである。これらシステムコントローラの入力のステップＳＴ１、処理のステップＳＴ２、出力のステップＳＴ３は、マシンが運転状態であるときには、切れ目なく繰り返され、ステップＳＴ１→ＳＴ２→ＳＴ３の１サイクルである制御スキャンタイムは、例えば１０ｍｓとなっている。
【００１７】
そして、入力のステップＳＴ１の中の多数の処理フローの１つとして、射出速度のサンプリングの処理フローが含まれており、図２では、説明の簡略化のために、ステップＳＴ１の中の処理フローとして、射出速度のサンプリング処理のフローのみを示してある。ステップＳＴ１中において、ステップＳＴ１０１では、前記した位置データの累積値Σｘ１を求める（「ｘ１←ｘ１＋Δｘ」とする）処理を、ステップＳＴ１０２の判定でΣｘ１≧ＸｃとなるまでＳＴ１→ＳＴ２→ＳＴ３のサイクルを繰り返し、ステップＳＴ１０２の判定でＹＥＳとなると、ステップＳＴ１０３に進む。ステップＳＴ１０３では、実測速度データを求める速度のサンプリング処理を実行し、次のステップＳＴ１０４では、位置変化累積部６ａの内容を０にクリアする（「ｘ１←０」とする）。なお、処理のステップＳＴ２では、型締め、射出、計量、型開きなどの処理が順次行われることを、簡略化して示してある。
【００１８】
図３は、本実施形態による射出行程における１次射出行程の実測速度グラフィック表示の１例を示す図である。図３における、縦軸はスクリュー３の速度を表し、横軸は、保圧切替点を０としたスクリュー３の位置（ストローク）を表している。また、ドットが速度サプリングデータを表し、この各ドットを線で結んだ形で速度実測グラフィックデータが表示されている。
【００１９】
本実施形態では、射出行程の１次射出行程における速度のサンプリングを、上述したように、Σｘ１≧Ｘｃとなったタイミング毎に行うようになっている。この結果、加速領域Ａ１、高速領域Ａ２、減速領域Ａ３、中速領域Ａ４、減速領域Ａ５の何れにおいても、速度の大きさの如何によらず、スクリュー３の概略所定移動量（すなわち、略Ｘｃ）ごとに速度サンプリングデータが表示され、各ドットの横軸方向での間隔は略均等なものになる。つまり、高速領域Ａ１では高速であるので、中速領域Ａ４よりもΣｘ１がＸｃ以上となる時間が早くなり、また、図示していないが、１次射出行程に低速行程がある場合には、中速領域Ａ４では、低速領域よりもΣｘ１がＸｃ以上となる時間が早くなり、これによって、サンプリング時間間隔を、自動的に、高速移動領域では短く低速移動領域では長くするように適正に制御することが可能となる。よって、１次射出行程の全領域において、なめらかできれいなグラフィック表示を行うことが可能となる。
【００２０】
なお、図３では説明の都合上、サンプリングデータをドットで示してあるが、実際のグラフィック表示では、線描のみが表示される（これは、次の実施形態においても同様である）。
【００２１】
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る射出成形機における、射出速度のグラフィック表示処理系の構成を示すブロック図であり、同図において、図１と均等なものには同一符号を付し、その説明は重複を避けるため割愛する。
【００２２】
図４において、６’はサンプリングタイミング制御手段、６ｃは時間変化累積部、６ｄは時間変化量判定部、６ｅはＯＲ回路部である。
【００２３】
サンプリングタイミング制御手段６’の時間変化累積部６ｃは、上位コントローラより１制御スキャン毎に送出されてくる制御スキャンタイムデータΔｔ（例えば１０ｍｓ）を加算・累積し、この時間データの累積値（累積時間変化量）であるΣｔ１を時間変化量判定部６ｄに出力する。時間変化量判定部６ｄでは、時間変化累積部６ｃから出力されるΣｔ１と、予め定められた所定の基準値Ｔｃ（例えば、２００ｍｓｅｃ）とを対比し、Σｔ１≧Ｔｃとなったタイミングで、サンプリング指令信号Ｓ５を出力する。
【００２４】
サンプリングタイミング制御手段６’のＯＲ回路部６ｅは、前記した位置変化量判定部６ｅから出力されるサンプリング指令信号Ｓ４、あるいは、時間変化量判定部６ｄから出力されるサンプリング指令信号Ｓ５のうち、何れか一方から先に出力されるサンプリング指令信号を、前記位置・速度検出手段５の速度サンプリング部５ｂへ出力すると共に、この速度サンプリング部５ｂへのサンプリング指令信号の送出を契機して、前記位置変化累積部６ａおよび時間変化累積部６ｃの内容を０にクリアする。
【００２５】
この結果、前回のサンプリングタイミングから所定時間Ｔｃ（ここでは、例えば２００ｍｓｅｃ）が経過する間に、スクリュー３が所定ストロークＸｃ（ここでは、例えば１．０ｍｍ）以上移動していないような極低速の領域（この極低速の領域は完全な停止状態を含む）においては、時間監視に基づくサンプリング指令信号Ｓ５が速度サンプリング部５ｂに出力される。また、前回のサンプリングタイミングから所定時間Ｔｃ（ここでは、例えば２００ｍｓｅｃ）が経過する間に、スクリュー３が所定ストロークＸｃ（ここでは、例えば１．０ｍｍ）以上移動しているような領域（上記の極低速ではない領域）においては、ストローク監視に基づくサンプリング指令信号Ｓ４が速度サンプリング部５ｂに出力される。
【００２６】
図５は、本実施形態の速度サンプリング動作の処理フローを示す図であり、同図において、ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３はそれぞれ、図２で述べた入力の処理ステップ、演算・制御の実体の処理ステップ、出力の処理ステップである。
【００２７】
本実施形態では、ステップＳＴ１中のステップＳＴ１１１において、前記した位置データの累積値Σｘ１を求める（「ｘ１←ｘ１＋Δｘ」とする）処理と、時間データ（制御スキャンタイムデータΔｔ）の累積値Σｔ１を求める（「ｔ１←ｔ１＋Δｔ」とする）処理とを、ステップＳＴ１１２の判定でΣｘ１≧Ｘｃとなるか、もしくは、ステップＳＴ１１３の判定でΣｔ１≧Ｔｃとなるまで、ＳＴ１→ＳＴ２→ＳＴ３のサイクルを繰り返す。ステップＳＴ１１２の判定でＹＥＳとなるか、またはステップＳＴ１１３の判定でＹＥＳとなると、ステップＳＴ１１４に進んで、実測速度データを求める速度のサンプリング処理を実行する。そして、次のステップＳＴ１１５では、位置変化累積部６ａの内容を０にクリアする（「ｘ１←０」とする）と共に、時間変化累積部６ｃの内容を０にクリアする（「ｔ１←０」とする）。
【００２８】
図６は、本実施形態による射出行程の実測速度グラフィック表示の１例を示す図である。図６における、縦軸はスクリュー３の速度を表し、保圧切替点からの右側の１次射出行程の領域では、横軸はスクリューの位置（ストローク）を表しており、保圧切替点から左側の保圧行程の領域では、横軸は時間を表している。また、ドットが速度サンプリングデータを表し、この各ドットを線で結んだ形で速度実測グラフィックデータが表示されている。
【００２９】
図６に示した例では、１次射出行程は総て極低速ではない領域となっており、このため、１次射出行程の領域では、前記したようにΣΔｘ１≧Ｘｃとなったタイミングで速度のサンプリング処理が行われる。この結果、加速領域Ａ１、高速領域Ａ２、減速領域Ａ３、中速領域Ａ４’、減速領域Ａ５の何れにおいても、速度の大きさの如何によらず、スクリュー３の概略所定移動量（すなわち、略Ｘｃ）ごとに速度サンプリングデータが表示され、各ドットの横軸方向での間隔は略均等なものになる。つまり、高速領域Ａ１では高速であるので、中速領域Ａ４’よりもΣｘ１がＸｃ以上となる時間が早くなり、また、図示していないが、１次射出行程に低速行程がある場合には、中速領域Ａ４’では、低速領域よりもΣｘ１がＸｃ以上となる時間が早くなり、これによって、サンプリング時間間隔を、自動的に、高速移動領域では短く低速移動領域では長くするように適正に制御することが可能となる。よって、１次射出行程の全領域において、なめらかできれいなグラフィック表示を行うことが可能となる。
【００３０】
また、図６に示した例では、保圧行程は総て極低速の領域となっており、このため、保圧行程の領域では、前記したようにΣΔｔ１≧Ｔｃとなったタイミングで速度のサンプリング処理が行われる。この結果、保圧領域においては、所定の基準値Ｔｃごとに速度サンプリングデータが表示され、この場合も、表示スケールに対してサンプリング点の数を適正なものに制御できるので、なめらかで、きれいなグラフィック表示を行うことが可能となる。
【００３１】
なお、例えば表示装置９の表示画面が６４０×４００ドットである場合には、サンプリング点の数は約５００あれば、極めてきれいなグラフを描くことが可能となるので、このようなサンプリング点の数値を達成できるように、前記定数Ｘｃや定数Ｔｃの値を設定しておけばよい。
【００３２】
なおまた、極低速とする速度の設定は任意であるが、スクリュー３の移動速度が０〜１０ｍｍ／ｓｅｃ程度を極低速とすると好適である。
【００３３】
また、以上に述べた実施形態では、射出行程の速度のグラフィック表示への適用について述べたが、本発明は、射出成形機の計量行程、型閉じ（型締め）行程、型開き行程、エジェクト突き出し行程、エジェクト戻し行程における、速度のグラフィック表示にも適用可能である。また、同様に、ダイカストマシンの射出行程、型閉じ（型締め）行程、型開き行程、エジェクト突き出し行程、エジェクト戻し行程における、速度のグラフィック表示にも適用可能である。
【００３４】
さらに、射出成形機の射出行程の１次射出行程では、射出速度が高速であるほど射出圧力も大きな挙動を示す傾向にあるので（高速であるときには圧力も短時間で大きく変化する傾向にあるので）、本発明を１次射出行程の圧力のグラフィック表示に適用することで、同様に、なめらかで、きれいなグラフィック表示を行うことが可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、サンプリング時間間隔を、自動的に、高速移動領域では短く低速移動領域では長くするように適正に制御できるので、高速、低速移動領域ともに、なめらかで、きれいなグラフィック表示を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る射出成形機における、射出速度のグラフィック表示処理系の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る射出成形機における、速度サンプリング動作の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１実施形態に係る射出成形機における、射出行程の実測速度グラフィック表示の１例を示す説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る射出成形機における、射出速度のグラフィック表示処理系の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る射出成形機における、速度サンプリング動作の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る射出成形機における、射出行程の実測速度グラフィック表示の１例を示す説明図である。
【図７】従来技術による被計測対象の速度実測グラフィック表示の１例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 射出用サーボモータ
２ ボールネジ機構
３ スクリュー
４ エンコーダ
５ 位置・速度検出手段
５ａ 位置検出部
５ｂ 速度サンプリング部
６、６’ サンプリングタイミング制御手段
６ａ 位置変化累積部
６ｂ 位置変化量判定部
６ｃ 時間変化累積部
６ｄ 時間変化量判定部
６ｅ ＯＲ回路部
７ バッファメモリ
８ 表示処理部
９ 画像処理装置

Claims (3)

1. 成形機の運転状態の実測値を表示装置上にグラフィック表示する機能を備えた成形機において、
   被計測対象の位置を１制御スキャンタイム毎に検出して出力する検出手段と、前回のサンプリングタイミングからの被計測対象の位置変化量が、予め定められた所定値以上となったか否かを判定し、所定値以上となった場合にはサンプリング指令信号を出力する位置変化量判定手段と、この位置変化量判定手段の出力するサンプリング指令信号に基づいて、被計測対象の少なくとも速度のサンプリングを行う実測値サンプリング手段とを、具備したことを特徴とする成形機。
2. 成形機の運転状態の実測値を表示装置上にグラフィック表示する機能を備えた成形機において、
   被計測対象の位置を１制御スキャンタイム毎に検出して出力する検出手段と、前回のサンプリングタイミングからの被計測対象の位置変化量が、予め定められた所定値以上となったか否かを判定し、所定値以上となった場合にはサンプリング指令信号を出力する位置変化量判定手段と、前回のサンプリングタイミングからのシステムの制御スキャン時間の累積時間が、予め定められた所定値以上となったか否かを判定し、所定値以上となった場合にはサンプリング指令信号を出力する時間変化量判定手段と、前記位置変化量判定手段または前記時間変化量判定手段の何れか一方から先に出力されるサンプリング指令信号に基づいて、被計測対象の少なくとも速度のサンプリングを行う実測値サンプリング手段とを、具備したことを特徴とする成形機。
3. 請求項１記載において、
   前記成形機は射出成形機であり、１次射出行程の圧力データも、速度データと合わせてサンプリングするようにしたことを特徴とする成形機。

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