注塑成型机及操作者辅助方法

技术领域

本发明涉及具备伺服马达的注塑成型机及关于注塑成型机向操作者提供与耗电量削减相关的信息的操作者辅助方法。

背景技术

注塑成型机具备使模具合模的合模装置、使注射材料溶融并向模具注射的注射装置等，由伺服马达驱动该合模装置及注射装置的注塑成型机被称为电动注塑成型机。这样的注塑成型机将从工厂供给的三相交流电力利用转换器变换为直流电力，将直流电力利用逆变器变换为期望频率、期望电流的三相交流电流并向伺服马达供给。由此，各装置被驱动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5654250号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1中记载了一种注塑成型机，其关于伺服马达的控制方法准备两种不同的控制模式，操作者能够针对构成成型周期的至少两个工序选择期望的控制模式。在两种不同的控制模式中，一种模式为相对于另一种模式而消耗电力小的控制模式，若选择消耗电力小的控制模式，则能够实现节能运行。

近年来，在产业界要求遵守可持续开发目标，对于注塑成型机也要求削减耗电量。专利文献1记载的注塑成型机在选择电力消耗少的控制模式时能够实现节能运行、能够削减电力量而优异。但是，仍存在需解决的课题。该文献记载的注塑成型机仅能够关于伺服马达的控制从不同的两种控制模式中选择，无论选择哪种控制模式，均仅能够按照操作者设定的成型条件运行。根据成型条件，应该能够重新评估设定数据来削减电力量，但并未考虑这种成型条件的重新评估。

在本公开中，提供输出与耗电量削减相关的操作者辅助信息的注塑成型机。

其他课题及新特征可根据本说明书的记载及附图获知。

用于解决课题的手段

本公开以具备控制装置的注塑成型机为对象。控制装置输出一组或多组操作者辅助信息。操作者辅助信息是由辅助对象设定数据和控制对象预测电力量的组构成的信息。辅助对象设定数据由构成成型条件的一个或多个设定数据构成，控制对象预测电力量是关于与辅助对象设定数据关联地控制的控制对象，针对辅助对象设定数据的变更而预测的耗电量。

发明效果

本公开能够将与耗电量的削减相关的成型条件的重新评估用的信息向操作者提供。

附图说明

图1是示出本实施方式的注塑成型机的主视图。

图2是本实施方式的注塑成型机中的向伺服马达的电力供给系统图。

图3A是示出成型周期各工序的时序图。

图3B是示出注射材料的输送流速关于螺杆转速的变化的曲线图。

图3C是示出计量时间关于螺杆转速的变化的曲线图。

图3D示出塑化伺服马达的消耗电力关于螺杆转速的变化的曲线图。

图3E是示出塑化伺服马达的耗电量关于螺杆转速的变化的曲线图。

图4示出在注射工序和保压工序中关于经过时间的、螺杆位置的变化、成型品重量的变化、注塑伺服马达的消耗电力的变化及注塑伺服马达的耗电量的变化的曲线图。

图5是示出注塑伺服马达的耗电量关于对螺杆施加的背压的变化的曲线图。

图6是本实施方式的电力削减辅助画面。

附图标记说明

1注塑成型机2 合模装置

3注射装置4 控制装置

5顶出装置

7固定板8 可动板

9合模外壳11系杆

13 肘节机构15固定侧模具

16 可动侧模具19加热缸

20 螺杆22螺杆驱动装置

23 料斗24注射喷嘴

30 转换器31三相交流电源

33 直流电压线

35、36、37、38伺服放大器

41、42、43、44伺服马达

B底座

具体实施方式

以下，参照附图详细说明具体的实施方式。但是，并非限定于以下实施方式。为了使说明清楚，以下描述及附图适当简化。在各附图中，对相同要素标注同一附图标记，根据需要省略重复说明。另外，为免附图繁杂，存在省略剖面线的部分。

就后文详细说明的本实施方式的操作者辅助方法而言，在具备伺服马达、加热器等的注塑成型机中，向操作者提供与伺服马达、加热器等中的耗电量削减相关的信息。注塑成型机在立式注塑成型机中也能够实施，但在以下说明中，以卧式注塑成型机为例进行说明。

＜注塑成型机＞

本实施方式的注塑成型机1如图1所示，具备合模装置2、注射装置3、顶出装置5等。注塑成型机1具备控制器即控制装置4，合模装置2、注射装置3、顶出装置5等由控制装置4控制。控制装置4设有监视器4a，显示各种画面。

＜合模装置＞

合模装置2包括固定于底座B的固定板7、在底座B上滑动自如地设置的可动板8、和合模外壳9。固定板7与合模外壳9通过多个系杆11、11、…连结，可动板8在固定板7与合模外壳9之间滑动自如。在合模外壳9与可动板8之间设有合模机构，即在本实施方式中设有肘节机构13。在固定板7和可动板8上分别设有固定侧模具15、可动侧模具16。因此，若驱动肘节机构13，则模具15、16进行模具开闭。需要说明的是，将成型品顶出的顶出装置5设置于可动板8。

＜注射装置＞

注射装置3包括加热缸19、设置在加热缸19内的螺杆20、和螺杆驱动装置22。加热缸19支承于螺杆驱动装置22，螺杆20由螺杆驱动装置22在旋转方向和轴向上驱动。加热缸19设有料斗23和注射喷嘴24。另外，在加热缸19上设有加热器25、25、…。

使注射装置3前进而使注射喷嘴24与固定侧模具15接触。根据来自控制装置4的指令，向加热器25、25、…供给电力以对加热缸19进行加热。并且，从料斗23供给注射材料并使螺杆20旋转。由此，注射材料溶融，并向螺杆20的前端输送。即被计量。在注射材料被计量后，根据控制装置4的指令对螺杆驱动装置22进行控制，以在轴向上驱动螺杆20。由此，注射材料与螺杆20的前进相伴而被向前方挤出。即，注射材料被向模具15、16注射。

＜电力供给系统＞

本实施方式的注塑成型机1由伺服马达驱动。对电力供给的系统进行说明。如图2所示，本实施方式的注塑成型机1设有转换器30。转换器30与工厂的三相交流电源31连接，并与注塑成型机1内设置

的直流电压线33连接。在直流电压线33上连接有多个逆变器即伺服放大器35、36、37、38、…。并且，各伺服放大器35、36、37、38、…设有伺服马达41、42、43、44、…。即为注塑伺服马达41、塑化伺服马达42、进行模具开闭伺服马达43、顶出伺服马达44、…。

来自三相交流电源31的三相交流电力由转换器30变换为直流电力并向直流电压线33供给。并且，直流电力通过伺服放大器35、36、37、38、…而变换为期望频率、期望电流的三相交流电力，并向各伺服马达41、42、43、44、…供给。由此，伺服马达41、42、43、44、…被驱动。在接下来说明的本实施方式的操作者辅助方法中，关于由这些伺服马达41、42、43、44、…消耗的电力量、即由伺服放大器35、36、37、38、…消耗的电力量提供与削减相关的信息。

＜操作者辅助方法＞

在本实施方式的操作者辅助方法中，将成型条件的设定数据的变更涉及的信息、即与耗电量的低减相关的信息向操作者提供。控制装置4实施并提供具体地接下来说明的操作者辅助信息。

＜操作者辅助信息＞

操作者辅助信息由辅助对象设定数据和控制对象预测电力量的组构成。辅助对象设定数据由构成成型条件的一个或多个设定数据构成。例如，能够将在计量工序中设定的螺杆转速设为辅助对象设定数据。控制对象预测电力量是关于与辅助对象设定数据关联地控制的控制对象在使辅助对象设定数据变更后的情况下预测的耗电量。作为控制对象，对应于例如伺服马达41、42、43、44、…中的某一个。或者，作为控制对象也可以对应于加热器25、25、…。在辅助对象设定数据为螺杆转速的情况下，控制对象预测电力量成为塑化伺服马达42的预测电力量。

在假定对辅助对象设定数据进行变更的情况下，控制装置4计算控制对象预测电力量怎样变化，并作为操作者辅助信息向操作者提供。操作者能够参考该信息来变更辅助对象设定数据，并减少耗电量。本实施方式的注塑成型机1提供多组操作者辅助信息。按组说明由本实施方式的注塑成型机1提供的多组操作者辅助信息。

＜操作者辅助信息(1)＞

在最先说明的第1组的操作者辅助信息中，辅助对象设定数据为计量工序中的螺杆转速，控制对象预测电力量为塑化伺服马达42的计量工序中的预测电力量。控制装置4提供在螺杆转速变更了的情况下塑化伺服马达42的电力量怎样变化的信息。说明控制装置4怎样提供操作者辅助信息。

在图3A中，成型周期1为在控制装置4中按照当前设定的成型条件实施成型周期时的时序图。即，实施使模具15、16(参见图1)合模的合模工序，实施向模具15、16填充注射材料的注射工序及保压工序。接下来，实施等待注射材料固化的冷却工序，通过将模具15、16开模的开模工序、将成型品顶出的顶出工序制得成型品。在冷却工序中，实施为了下一个成型周期而对注射材料进行计量的计量工序。即，使螺杆20(参见图1)旋转以将注射材料向螺杆20的前方送出，对规定量的注射材料进行计量。在计量工序完成后，待机至冷却工序完成为止。

在计量工序中，使螺杆20旋转以将注射材料向加热缸19(参见图1)的前方输送，但螺杆转速与注射材料的输送流速为图3B的曲线51的关系。也就是说，若螺杆转速增加，则注射材料的输送流速增加。在控制装置4中预先保存有螺杆转速与注射材料的输送流速的关系。然而，计量工序所需的时间即计量时间能够根据待计量的注射材料的量和注射材料的输送流速来计算。在这里，待计量的注射材料的量由成型对象的成型品决定，并且，注射材料的输送流速与螺杆转速的关系保存在控制装置4中。因此，控制装置4能够根据螺杆转速计算计量时间如何。将控制装置4计算的螺杆转速与计量时间的关系以图3C的曲线52表示。

然而，驱动塑化伺服马达42的电力根据螺杆转速而以图3D的曲线53的方式变化。控制装置4中也保存有该关系。塑化伺服马达42的计量工序中的电力量能够将这样的电力累计计量时间而获得。计量时间如图3C的曲线52所示，根据螺杆转速而变化，该关系如前所述，由控制装置4计算。由此，控制装置4能够计算螺杆旋转与塑化伺服马达42在计量工序中的电力量的关系。该关系以图3E的曲线55表示。从图3C的曲线52、图3E的曲线55可知，若螺杆转速减小则计量时间增长，而塑化伺服马达42的电力量变小。

在图3E中，当前设定的螺杆转速以当前设定值57表示，此时的塑化伺服马达42(参见图2)的电力量以当前电力量58表示。在此，在假定例如将螺杆转速以第1变更例60的方式变更的情况下，预测塑化伺服马达42(参见图2)的电力量降低为预测电力量61。然而，在图3C中，针对螺杆转速的当前设定值64，计量时间为以附图标记65表示的时间。这在图3A的成型周期1中表示为计量工序。在此，若将螺杆转速以第1变更例67(与图3E中的第1变更例60对应)的方式变更，则计量时间如附图标记68所示增长。在图3A中，作为成型周期2，示出将螺杆转速变更为第1变更例60、67的情况下的各工序的时序图。在成型周期2中，与成型周期1相比，计量工序增长且待机变短。

在图3E中，假定使螺杆转速进一步降低而设为第2变更例62。由此，预测塑化伺服马达42(参见图2)的电力量降低为预测电力量63。即，可知能够大幅削减电力量。此时，如图3C所示，若螺杆转速为第2变更例69(与图3E中的第2变更例62对应)，则计量时间如附图标记70所示增长。在图3A中，作为成型周期3示出将螺杆转速变更为第2变更例62、69的情况下的各工序的时序图。在成型周期3中，计量工序增长、待机消失。需要说明的是，冷却工序的长度在成型周期1和成型周期3中相等。

在此，假定使螺杆转速进一步降低，则从图3C的曲线52可知，计量时间进一步增长。由此，冷却工序增长，结果是成型周期增长。若成型周期长则生产率降低，因此不优选。控制装置4(参见图1)如图3E所示，作为螺杆转速推荐例如第2变更例62，将此时预想的塑化伺服马达42(参见图2)的预测电力量63向操作者提供。需要说明的是，这种包含推荐设定值和预测电力量的操作者辅助信息在后文说明的电力削减辅助画面中显示。

＜操作者辅助信息(2)＞

在作为第2组说明的操作者辅助信息中，辅助对象设定数据为保压工序中的保压时间，控制对象预测电力量为注塑伺服马达41(参见图2)的保压工序中的预测电力量。控制装置4(参见图1)提供在保压时间变更了的情况下注塑伺服马达41的电力量怎样变化的信息。

图4的曲线72是示出在向模具15、16(参见图1)注射注射材料的注射工序和对注射材料施加压力的保压工序中随时间变化的螺杆位置的曲线图。若螺杆位置变化而向模具15、16填充注射材料，则成型品重量增加。曲线73示出成型品重量增加的情形。从曲线73可知，成型品重量在注射工序中大大增加，然后在保压工序中增加率变小，最终成型品重量得到恒定。在注射工序和保压工序中，注塑伺服马达41(参见图2)中消耗的消耗电力以曲线75表示，并且，将消耗电力累积得到的电力量、即保压工序中的注塑伺服马达41的电力量以曲线76表示。

控制装置4(参见图1)在每个成型周期的保压工序中监视螺杆位置的变化。由此，在时点78以后的时间段79，检测到螺杆位置几乎不变。该时间段79表示成型品重量不变，实质上没有注射材料从浇口进入模具15、16内。由此可知，之后对注射材料施加压力的附图标记81的时间段的电力被浪费。控制装置4推荐以附图标记82表示的时间作为保压时间。也就是说，推荐在时点78以后不实施保压。并且，将此时的注塑伺服马达41(参见图2)的预测电力量84一并向操作者提供。需要说明的是，此时也可以提供注塑伺服马达41的电力量的预测削减量85。

＜操作者辅助信息(3)＞

在作为第3组说明的操作者辅助信息中，辅助对象设定数据为计量工序中的背压，控制对象预测电力量为注塑伺服马达41(参见图2)的计量工序中的预测电力量。控制装置4提供在背压变更了的情况下注塑伺服马达41的电力量怎样变化的信息。

在图5中，使背压变化时在计量工序中消耗的注塑伺服马达41(参见图2)的电力量以曲线87表示。控制装置4(参见图1)相对于当前的背压设定值88关于例如设为变更值91的情况提供信息。在该情况下，预想注塑伺服马达41的电力量从当前的电力量89削减为预测电力量92。预测电力量92也一并向操作者提供信息。需要说明的是，在操作者辅助信息中，也存在作为第1组、第2组说明的操作者辅助信息这样能够提出所推荐的设定值的辅助对象设定数据。但是，很难提出作为辅助对象设定数据推荐的设定值。背压可以说是这种辅助对象设定数据。因此，关于背压，控制装置4未提出所推荐的设定值，以背压为例，停留在提供设为变更值91时变为预测电力量92等的参考信息。

需要说明的是，也可以将辅助对象设定数据设为计量工序中的背压、将控制对象设为塑化伺服马达43(参见图2)。即，对关于塑化伺服马达43的控制对象预测电力量进行处理。在该情况下，若背压减小，则塑化伺服马达43的驱动所需的电力量变小。此外，也可以将辅助对象设定数据设为计量工序中的背压，将控制对象设为注塑伺服马达41(参见图2)和塑化伺服马达43。即，控制对象预测电力量成为注塑伺服马达41和塑化伺服马达43的耗电量的预测。

＜其他操作者辅助信息＞

就以上说明的第1组、第2组、第3组操作者辅助信息而言，控制对象预测电力量中的控制对象均为伺服马达41、42、…。也存在控制对象预测电力量中的控制对象为加热器25、25、…的操作者辅助信息。在这种操作者辅助信息中，例如由树脂种类和加热缸19(参见图1)的目标温度构成辅助设定对象数据。由此，控制对象预测电力量为在加热器25、25、…中预测的耗电量。若对树脂种类进行变更或使目标温度降低规定的大小，则在加热器25、25、…中预测的耗电量变化。因而，作为辅助对象设定数据推荐树脂种类的变更、目标温度的变更，能够提供此时的控制对象预测电力量。

＜电力削减辅助画面＞

图6所示的本实施方式的电力削减辅助画面94显示在控制装置4(参见图1)的监视器4a上。电力削减辅助画面94显示操作者辅助信息，并向操作者提供与电力量削减相关的成型条件变更所涉及的信息。在画面中，在上部设有下拉菜单95，在下拉菜单95中选择希望显示的操作者辅助信息。图6中示出选择“操作者辅助信息(1)”的情形。在该情况下，在画面的下部显示第1组操作者辅助信息。

第1组的操作者辅助信息如前所述，辅助对象设定数据为计量工序中的螺杆转速，控制对象预测电力量为塑化伺服马达42(参见图2)在计量工序中的预测电力量。在电力削减辅助画面94上，设有关于作为辅助对象设定数据的螺杆转速的当前设定值的显示栏96和塑化伺服马达42在计量工序中的电力量的显示栏97。并且，设有作为螺杆转速推荐的设定值的显示栏98和此时预测的塑化伺服马达42的预测电力量的显示栏99。操作者以这些显示栏96、97、98、99中显示的操作者辅助信息为参考，重新评估成型条件。

＜本实施方式的变形例＞

本实施方式能够进行多种变形。例如，说明了向操作者提供的操作者辅助信息由辅助对象设定数据和控制对象预测电力量构成。但是，也可以是预测平均电力而取代关于控制对象的预测电力量。这是因为，将作为瞬时值的电力取时间平均得到的平均电力实质上为与电力量等同的概念。另外，向操作者提供的控制对象预测电力量也可以是关于通过对辅助对象设定数据进行变更来预测变化的控制对象的电力量的减少量、即控制对象预测电力量减少量。这是由于，即使是预测电力量的减少量并将其向操作者提供的情况，实质上也与提供控制对象预测电力量等同。

也能够进行其他变形。例如，也能够由计量工序中的螺杆转速和背压这两个设定数据构成辅助对象设定数据。在该情况下，与辅助对象设定数据关联的伺服马达为注塑伺服马达41和塑化伺服马达42这两个马达，因此伺服马达预测电力量是将这两个伺服马达41、42的电力量合计的电力量。

以上基于实施方式对本申请发明人提出的发明具体地进行了说明，但本发明并非限定于已说明的实施方式，当然能够在不脱离其要旨的范围内进行多种变更。以上说明的多个例子也能够适当组合实施。