CN104002450B - 合模装置的管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及合模装置的管理系统。根据本发明，不需要基于估计出的过度的安全率的喷射数目而进行的维护。合模装置的管理系统具备对检查对象的模中的固定模与移动模的间隔进行测量的传感器，通过将传感器的信号与正常的模中的传感器的信号相比较，来判别检查对象的模是否要维护。

Description

合模装置的管理系统

技术领域

本发明涉及冲压成型、注射成型、压铸成型等的合模装置的管理，尤其涉及模的管理。

背景技术

由于难以准确地检测合模装置的模的状态，所以对喷射数目（合模次数）设置限制，若达到规定的喷射数目，则实施进行模的维护。若推迟维护，则模的疲劳或者变形变得显著，不仅维护变得大规模，有时也影响产品的质量。因此针对上述的喷射数目估计充分的安全率，提前进行维护。这是进行过度的维护，产生浪费。

专利文献1（JP2007-155335）提出在模安装加速度传感器，对模的动态变形进行测量。然而专利文献1能够在成型品产生不合格时判别上下的模的哪个需要修正，并不是在不合格品产生前能够判别是否要维护。

专利文献2（JP2010-137542）提出将伺服马达的输出能量使用于模的变形，根据伺服马达的输出能量的累计值来计算合模力。然而根据计算出的合模力是否能够在不合格品产生前判别是否要维护是不明确的。

专利文献1：JP2007-155335

专利文献2：JP2010-137542

发明内容

本发明的技术问题在于减少不管需要维护的模还是不需要维护的模都基于喷射数目来进行维护的浪费。

本发明是通过将移动模按压到固定模来进行合模的合模装置的管理系统，具备：传感器，其对检查对象的模中的固定模与移动模的间隔进行测量；以及判别单元，其通过将上述传感器的信号与正常的模中的传感器的信号相比较，来判别检查对象的模是否要维护。

图7表示使用线性传感器，相对于时间来测量出固定模与移动模的间隔时的数据。即使马达端的位置恒定，以100微秒左右的时间，间隔变化，传感器信号中除了向稳定位置过度的指数状的成分之外还包含高频成分。模间的间隔的变化表示因合模而模变形的过程，高频成分表示在合模的过程中模振动。而且，模的振动与作用于模的应力有关系。这样，通过测量固定模与移动模的间隔，来获得表示模的状态的信号。若将该信号与来自正常的模的传感器信号相比较，则能够判断是否要维护。

优选地，将安装在处于稳定期的模的传感器的信号作为正常的模中的传感器的信号。模经过制造之后或者维护之后的过渡期间（初期），过渡至稳定期，接下来过渡至不稳定期，疲劳或者变形变得显著。因此，能够将来自处于经过初期的期间而过度至不稳定期之前的稳定期的模的信号作为来自正常的模的信号。此外，根据经验可知初期持续的长度、稳定期持续的长度，之后，将来自预测安全而可靠地处于稳定期的模的信号作为来自正常的模的信号即可。此外，也可以将来自制造之后或者维护之后的模的信号加入来自正常的模的信号。

另外优选地，上述判别单元在否需要维护的判别中使用传感器的信号的时间序列数据。所谓使用时间序列数据是指使用传感器信号的轨迹、使用与以前的信号的差量等，是指不仅这次的传感器信号，还要加上过去的传感器信号来判断是否要维护。这样，能够准确地判断是否要维护。

优选地，传感器被安装在固定模或者移动模。通过在实际上进行合模的固定模或者移动模安装传感器，能够在合模时模移动时，获得更明确地表示模的位置等的状态如何变化的传感器信号。

优选地，具备发送传感器的信号的无线通信终端。现有的合模装置在模安装传感器，无法向分析装置发送数据。因此，优选设置无线通信终端，经由具有存储器的合模装置的控制器，或者经由无线LAN等，向判别单元发送数据。

尤其优选地，根据检查对象的模中的传感器的信号的位置相对于正常的模中的传感器的信号的分布的趋势来判别是否要维护。这样，例如将来自处于稳定期的模的信号作为来自正常的模的传感器信号，根据模的信号的位置相对于该分布的趋势，即、位置的变化的趋向，能够提取模的异常动作、模的弯曲等的信息，判别是否要维护。

优选地，在固定模安装多个上述传感器，或者在移动模安装多个上述传感器，而且具备求出多个传感器间的信号的差的趋势的单元。根据多个的传感器的信号的差，特别是信号的波形的差，能够检测模的弯曲、固定模与移动模间的平行度的降低、驱动系统的精度的降低等。而且，

·通过解析趋势，能够判别模等的状态是否稳定、是否正在恶化，

·能够检测波形的差超出允许范围。

测量固定模与移动模的间隔的传感器例如是有线性传感器，其它也可以使用静电电容传感器、涡流传感器等。若在固定模或者移动模安装多个这些传感器，则能够进行更准确的判别。另外，优选除了测量固定模与移动模的间隔之外的传感器，还设置测量模的温度（冷却的适当与否和模内的温度分布等）的传感器、测量模内的应力的传感器、测量作用于模的加速度（模的碰撞时的冲击、和伴随应力的传递的振动）的传感器等。

附图说明

图1是合模装置的主要部分的主视图。

图2是线性传感器的主要部分的剖视图。

图3是合模装置及其管理系统的框图。

图4是表示对传感器信号的预处理的图。

图5是表示聚类分析的图。

图6是表示聚类分析的结果的图。

图7是表示合模时的线性传感器的信号的时间变化的图。

图8是表示对固定模安装四个线性传感器的例子的俯视图。

图9示意性地表示合模时的四个线性传感器的信号的时间变化的图。

图10是表示针对图9的数据的处理电路的框图。

符号说明

2...合模装置；4...下部框架；6...上部框架；8...模；10...固定模；12...移动模；14...导柱；16...导衬；18...导销；20...导衬；22...配管；24...线性传感器；26...基准板；28...应变传感器；30...声音传感器；32...温度传感器；34...通信单元；35...壳；36...传感器头；38...磁性体杆；40...基准板；42...磁性标志；44...滑动部件；45...连结部件；46...弹簧；47...槽；48...限位器；50...伺服马达；52...曲柄机构；54...分析装置；56...低通滤波器；58...高通滤波器；60...区间分割部；62...频率分解部；64...时间序列存储器；66...聚类分析部；70...处理电路。

具体实施方式

以下示出用于实施本发明的最佳实施例。本发明的范围应该是基于权利要求书的记载，并参考说明书的记载和本领域的公知技术，按照本领域技术人员的理解而决定的。

【实施例】

在图1～图7表示实施例。在各图中，2为合模装置，此处，表示为冲压装置，但也可以是注射成型装置，或者压铸成型装置等。4为下部框架，6为可动的上部框架，在它们之间设置有模8。10为固定模，12为移动模，14为导柱或者系杆，16为导衬，18为导销或者定位销，20为导衬。另外，在模10、12设置有冷却水配管22。此外，合模装置2的结构与其部件是任意的。

24为线性传感器，26为基准板，利用它们来对以固定模10为基准的移动模12的高度进行测量。此外，也可以对以移动模12为基准的固定模10的高度进行测量，或者也可以对以下部框架4为基准的模10、12的高度等进行测量。28为应变传感器，例如由测力传感器构成，对作用于模10、12的应力进行测量。30为声音传感器，对在模10、12接触进行合模时产生的音波进行检测。32为温度传感器，对模10、12的温度进行测量，对合模加工所产生的发热进行检测，并且对是否由冷却水充分地冷却进行检查。

这些传感器24、28～32安装在模8，优选安装在模10、12，尤其优选安装在进行合模加工的腔室的附近。这些传感器可以各设置一个，或者也可以各设置多个，也可以设置检测模10、12的振动的加速度传感器等其它传感器。无需全部设置传感器28～32，但线性传感器24是测量模10、12间的距离这样的重要信息，所以必须设置，设置的数目可以是一个，但优选是设置多个。

图2表示线性传感器24的结构。35为壳，36为传感器头，内置有多个线圈和信号处理电路。38为磁性体杆，两端安装在基准板40和连结部件45，并且沿磁性体杆38的长度方向设置有交替配置有磁性体和非磁性体的磁性标志42。也可以代替磁性体和非磁性体，而以极性交替变化方式使磁性体杆38的表面磁化。滑动部件44从基准板40开始与磁性体杆38平行地延伸，并且由连结部件45连结磁性体杆38与滑动部件44，磁性体杆38和滑动部件44被弹簧46向移动模12侧施力。滑动部件44沿槽47滑动，被限位器48限制向移动模12侧的移动。此外，线性传感器24的结构本身是任意的，也可以代替弹簧46而使用适当的弹性体。

对图2的线性传感器的动作进行说明。若图1的移动模12下降，基准板26与线性传感器24的基准板40碰撞，则磁性体杆38向下方移动。而且，传感器头36读取磁性标志42相对于传感器头36的相位，并转换为基准板40的铅垂方向位置。由于基准板40被弹簧46向移动模12侧施力，所以与基准板26一体地下降，不会与基准板26分离而振动。这样，读取以固定模10为基准的移动模12的高度。

图3表示合模装置2及其管理系统的主要部分。合模装置2通过伺服马达50经由曲柄机构52或者未图示的肘杆机构等来使上部框架6和上部模（移动模）12升降。利用线性传感器24对模10、12间的距离进行测量，利用应变传感器28对合模时作用于模10、12的应力进行测量，利用声音传感器对合模时在模10、12内所产生的音波进行检测。另外，利用温度传感器32对模10、12的温度进行检测。此外，在图1中，在上下模10、12双方设置有传感器28～32，但传感器28～32也可以仅设置在上下模10、12的一方。

从伺服马达50向通信单元34输入编码器信号，或者将此转换成移动模12的位置的信号，与传感器24、28～32的信号一并经由无线LAN等从通信单元34向分析装置54发送。或者从通信单元34向合模装置2的控制器发送传感器24、28～32的信号，而存储在控制器的存储器中，从合模装置2的控制器向分析装置54发送。在工厂内，具有多个同种的合模装置2，从各合模装置2向分析装置54发送上述的数据。分析装置54也可以设置在工厂内，对来自工厂内的合模装置的数据进行分析，或者也可以远隔设置，对来自多个工厂的合模装置的数据进行分析。

图4表示分析装置中的预处理。线性传感器的信号被低通滤波器56而平滑化，并被高通滤波器58取出高频成分，按照例如在合模的初期、中期、结束时的3个区间被分割，且被频率分解部62按照频率成分进行分解。由线性传感器的信号、和伺服马达的编码器的信号、模的温度信号、以及其它传感器的信号获得1次合模的信号。即使模的温度信号和其它传感器的信号分解为频率成分，也可以保持原始的波形数据进行处理。在这些信号附加时刻数据，作为按时刻顺序排列的时间序列数据，存储在时间序列存储器64中。所谓时间序列是指多次的合模时间的顺序，时间序列数据是每个模的数据，即使合模装置2相同，如果模不同，则为不同的数据。另外，在时间序列存储器64中存储来自多个合模装置的信号。

线性传感器的信号中已通过低通滤波器56的低频成分表示模如何追随伺服马达的动作。使用合模结束时的线性传感器的信号与目标值的差，能够变更伺服马达侧的编码器的目标值。另外，伺服马达的编码器的信号与线性传感器的信号的低频成分的差表示伴随曲柄机构等中间的机构与上下的模的接触的模的变形所引起的追随的延迟。若对通过高通滤波器58的高频成分进行频率分解，则能够观察上下模的接触所引起的模的振动。该振动表示在合模时施加到模的力和模的变形。

若利用应变传感器对施加到模的应力进行测量，则能够推断在合模时施加到模的应力所引起的模的振动和变形。此外，应变传感器的信号是与线性传感器的信号的高频成分同种的信号。能够通过声音传感器的信号来观察上下的模接触时所产生的音波的波形，这成为表示模的接触的状况的信号。通过温度传感器的信号来获得模的冷却的适当与否的信号，另外，也能够计算模的热膨胀的程度。而且，这些信号的变化，例如与过去的平均值的差量，或者与前次信号的差量也能够作为表示模的稳定性的信号而使用。

存储在时间序列存储器64中的信号包括正常的合模装置亦即具备正常的模和正常的驱动机构的合模装置的信号、以及来自成为检查对象的合模装置的信号。另外，合模装置的检查的主要目的在于在产生不合格的产品前确定需要维护的模。鉴于此，以下，省略合模装置的驱动机构的检查，仅对模的检查进行说明。

在从模的制造之后不久的期间存在初期不稳定的时期（初期期间），若经过此时期则过渡至稳定期，最后到达性能变得不稳定的时期（不稳定期），而需要维护。另外，在不稳定期进行合模的次数越多，越需要大规模的维护。因此，目标在于尽量提前检测不稳定期。制造后的模的经过、维护后的模的经过都类似，都存在维护之后的不稳定期、之后的稳定期、以及最后的不稳定期。因此，根据模的历史可知哪个模处于稳定期，将来自处于稳定期的模的信号作为正常信号，将来自从制造经过长期间的或者从维护经过长期间的模的信号作为检查对象。

如图5所示，将来自时间序列存储器64的信号分类为正常信号和检查对象信号。通过聚类分析部66，生成基于正常信号的聚类，将从该聚类脱离的检查对象信号作为异常信号，对相应的模进行维护，至少作为维护的候补。

图6示意性地表示聚类分析，此处将信号表示成三维信号。若收集正常信号，则产生聚类，从聚类脱离的×信号表示是需要维护的模。因此，通过聚类分析，能够确定需要维护的模。由于在从聚类较大地脱离前进行检测，所以进行时间序列分析。例如即使是相同的a信号，在如图6的实线所示那样朝向b、c、a与聚类的边界前进的情况下，需要维护。在如图6的虚线那样止于d、e、a与聚类的边界的内侧的情况下，不需要立即进行维护。因此，若利用聚类分析部66根据信号的轨迹来判别是从聚类脱离还是止于聚类内，则能够确定从稳定期脱离的模。

图7表示在利用编码器对伺服马达进行反馈控制时的、合模终止期的线性传感器的信号波形。即使马达端的位置（马达输出轴的旋转角）恒定，到80微秒为止模间的间隔缓缓缩小，最后较大的振动有1周期的量。这些振动表示上下的模一边接触一边被压缩，来完成合模的过程。而且，在图7的波形保持原样的状态下，难以判断是正常还是需要维护，所以分解成频率成分，判别是否从稳定期的模的信号的聚类脱离，来判别需要维护。

在实施例中，将来自线性传感器等的信号分解成频率成分，但也可以信号波形保持原样进行分析，或者也可以提取信号的振幅等特征量来进行分析。来自线性传感器等的信号在合模的最终阶段是最重要，在模开始接触前重要性较低。因此，也可以在对来自线性传感器等的信号进行微波（Wavelet）转换后，进行聚类分析。在是否要维护的分析中使用了聚类分析，但也可以使用将来自正常的模的信号作为示教信号的神经网络（NeuralNetworks）。或者也可以另外通过判别分析获取判别正常的模的信号和需要维护的模的信号的参数，而进行判别。此外，无需按照每个合模来获取信号，也可以例如以1日1次，或者1小时1次等的频度来获取信号。进而，合模装置并不局限于伺服驱动，也可以是油压驱动等。在没有其它同种的模、没有作为正常信号使用的来自其它模的信号的情况下，可以将来自相同的模的经过制造后的初期期间后的稳定期的信号作为正常信号使用。另外，也可以对模的驱动机构的滚珠螺杆、肘杆机构等追加设置线性传感器24。

若如图8所示那样将四个线性传感器24安装在固定模10，则在合模时从四个线性传感器24获得如图9所示那样的信号波形x₁（t）～x₄（t）。如果理想地进行了合模，则信号波形x₁（t）～x₄（t）一致，根据与理想的合模的偏差，信号波形x₁（t）～x₄（t）间的偏差增加。利用图10的处理电路70处理信号波形x₁（t）～x₄（t），输出号波形x₁（t）～x₄（t）的平均波形X（t）、信号波形x₁（t）～x₄（t）的分散的波形Y（t）。此外，分散的波形Y（t）表示信号波形x₁（t）～x₄（t）的偏差。另外优选地，也输出例如在将1次合模分割成m个区间时的平均波形X（t）的时间平均X1～Xm、以及分散的波形Y（t）的时间平均Y₁～Y_m。除此之外，也可以输出平均波形X（t）以及分散的波形Y（t）的频谱、平均波形X（t）以及分散的波形Y（t）的峰值等。

若如图4～图6那样地处理这些信号，则能够检测模10、12的弯曲、模10、12的平行度的降低、驱动系统的精度的降低等。特别是能够管理分散的波形Y（t），或者其时间平均Y₁～Y_m的趋势，根据

·趋势是否稳定，分散是否正在增加，

·分散是否在允许范围内，

等，来判别是否要维护。

实施例有以下的特征。

1）使用线性传感器24的信号，来监视上下模10、12的间隔。

2）使用线性传感器24的信号、和温度传感器等其它传感器的信号，综合地检测模10、12的状态。

3）将来自正常的模的信号作为示教信号，在来自检查对象的模的信号中提取从示教信号脱离的信号。由此，能够提前确定过渡至不稳定期的模。

4）通过使用来自模的信号的时间序列，能够提前确定需要维护的模，或者能够更准确地仅确定需要维护的模。

5）与根据喷射数目来进行维护的情况不同，不会进行不必要的维护。

Claims (6)

1.一种合模装置的管理系统，是通过将移动模按压到固定模来进行合模的合模装置的管理系统，其特征在于，具备：

传感器，其对检查对象的模中的固定模与移动模的间隔进行测量；以及

判别单元，模如果从制造或者维护起经过长期间则从稳定期过渡至不稳定期，将安装于处于稳定期的模且测量固定模与移动模之间的间隔的传感器的信号作为正常的模中的传感器的信号，所述判别单元根据检查对象的模中的传感器的信号的位置相对于正常的模中的传感器的信号的分布来判别检查对象的模是否要维护。

2.根据权利要求1所述的合模装置的管理系统，其特征在于，

所述判别单元在是否要维护的判别中使用传感器的信号的时间序列数据。

3.根据权利要求1所述的合模装置的管理系统，其特征在于，

所述传感器被安装在固定模或者移动模。

4.根据权利要求1所述的合模装置的管理系统，其特征在于，

具备发送所述传感器的信号的无线通信终端。

5.根据权利要求1所述的合模装置的管理系统，其特征在于，

构成为根据检查对象的模中的传感器的信号的位置相对于正常的模中的传感器的信号的分布的趋势来判别是否要维护。

6.根据权利要求1所述的合模装置的管理系统，其特征在于，

在固定模安装多个所述传感器，或者在移动模安装多个所述传感器，并且具备求出多个传感器间的信号的差的趋势的单元。