JP3484629B2 - 射出成形機の自己診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は射出成形機における
自己診断装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、電動式射出成形機の需要が増えて
いる。これは、射出装置や型締装置の駆動源として電動
機（サーボモータ）を用いることにより、油圧式の駆動
源に比べて制御がし易く、作動油のための配管が不要
で、作動油の漏れにより作業環境を汚すことが無い等の
理由による。 【０００３】ところで、この種の電動式射出成形機に
は、各種の監視機能が提案されている。例えば、射出用
のサーボモータに供給される電流値を電流センサで検出
してサーボモータの駆動電流が所定範囲内にあるかどう
かを監視し、所定範囲外にある時間が一定時間を越える
と異常発生を報知するようにしている（例えば、特公平
７−８０２３０号）。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
での監視は、実際に異常が発生したことを検出するもの
であり、異常発生の可能性をあらかじめ知ることはでき
ない。 【０００５】また、これまでの監視は、監視の対象が複
数箇所ある場合でも、ばらばらに監視するという形態を
とっており、監視対象間の相互関係を考慮した監視は行
われていない。例えば、射出装置において射出圧力を監
視の対象とする場合、単に射出圧力を監視するだけでな
く、他の監視対象も考慮して監視を行うほうがより良い
結果が得られるはずである。一例をあげると、電動式
は、油圧式に比べて機械的な可動部が多く、負荷の大き
な成形、潤滑不良時等に機構部品（ボールネジ、ベル
ト、プーリ、ベアリング等）が破損に至る場合がある。
これをサーボモータの駆動電流だけで監視しようとする
と、駆動電流の増加が検出された場合、負荷が大きくな
ったことによるのか、あるいは実際に機構部品の潤滑不
良により駆動電流が増加したのかの判別ができないこと
になる。 【０００６】そこで、本発明の課題は、異常発生の前兆
を早めに検知して修理等のメインテナンスや負荷を減ら
すような条件変更を促すことのできる射出成形機用の自
己診断装置を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明による自己診断装
置は、射出成形機における複数の制御対象を個別に制御
するために与えられる指令信号や設定信号と、前記複数
の制御対象の制御のために設置された複数の検出器から
の検出信号とが入力され、入力された前記指令信号や前
記設定信号に応じて、これらに対応する前記検出器から
の所定時間の間の検出信号をパターンとして表すパター
ン化処理あるいは前記検出器からの検出信号に対してサ
ンプリングを行ってある時間間隔毎に検出値を得る定点
化処理を行うことにより、パターン化処理データあるい
は定点化処理データを得るための演算部と、運転初期に
おいて前記演算部により得られるパターン化あるいは定
点化処理されたデータを記憶するための初期状態記憶装
置と、前記運転初期以後の通常運転において前記演算部
により得られるパターン化あるいは定点化処理されたデ
ータを記憶するための現在状態記憶装置と、前記初期状
態記憶装置と前記現在状態記憶装置とから同じ制御対象
に関する前記パターン化あるいは定点化処理されたデー
タを読み出してこれらのデータを比較することにより、
前記同じ制御対象に関する診断結果を出力するための比
較演算部とを備え、前記演算部における前記パターン化
あるいは定点化処理は、成形動作の１サイクル毎に行わ
れることを特徴とする。 【０００８】 【０００９】 【発明の実施の形態】はじめに、図２を参照して、本発
明が適用される電動式射出成形機の中の射出装置を中心
に説明する。本電動式射出成形機は、サーボモータ駆動
による射出装置を備えている。この射出装置において
は、ボールネジ、ナットによりサーボモータの回転運動
を直線運動に変換してスクリュを前進、後退させる。 【００１０】図２において、射出用サーボモータ１１の
回転はボールネジ１２に伝えられる。ボールネジ１２の
回転により前進、後退するナット１３はプレッシャプレ
ート１４に固定されている。プレッシャプレート１４
は、ベースフレーム（図示せず）に固定されたガイドバ
ー１５、１６（通常、４本であるが、ここでは２本のみ
図示）に沿って移動可能である。プレッシャプレート１
４の前進、後退運動は、ベアリング１７、ロードセル１
８、射出軸１９を介してスクリュ２０に伝えられる。ス
クリュ２０は、加熱シリンダ２１内に回転可能に、しか
も軸方向に移動可能に配置されている。スクリュ２０の
後部に対応する加熱シリンダ２１には、樹脂供給用のホ
ッパ２２が設けられている。射出軸１９には、ベルトや
プーリ等の連結部材２３を介してスクリュ２０を回転さ
せるための回転用サーボモータ２４の回転運動が伝達さ
れる。すなわち、回転用サーボモータ２４により射出軸
１９が回転駆動されることにより、スクリュ２０が回転
する。 【００１１】可塑化／計量工程においては、加熱シリン
ダ２１の中をスクリュ２０が回転しながら後退すること
により、スクリュ２０の前方、すなわち加熱シリンダ２
１のノズル２１−１側に溶融樹脂が貯えられる。スクリ
ュ２０が後退するのは、スクリュ２０の前方に貯えられ
る溶融樹脂の量が徐々に増加し、その圧力がスクリュ２
０に作用するからである。 【００１２】充填、射出工程においては、射出用サーボ
モータ１１の駆動によって加熱シリンダ２１の中をスク
リュ２０が前進することにより、スクリュ２０の前方に
貯えられた溶融樹脂を金型内に充填し、加圧することに
より成形が行われる。この時、溶融樹脂を押す力がロー
ドセル１８により射出圧力として検出される。検出され
た射出圧力は、ロードセルアンプ２５により増幅されて
制御装置２６に入力される。プレッシャプレート１４に
は、スクリュ２０の移動量を検出するための位置検出器
２７が取り付けられている。位置検出器２７の検出信号
は位置検出器アンプ２８により増幅されて制御装置２６
に入力される。 【００１３】制御装置２６は、表示／設定器３３により
マンマシンコントローラ３４を通してあらかじめ設定さ
れた設定値に応じて複数の各工程に応じたサーボモータ
の電流（トルク）指令をドライバ２９、３０に出力す
る。ドライバ２９では射出用サーボモータ１１の駆動電
流を制御して射出用サーボモータ１１の出力トルクを制
御する。ドライバ３０では回転用サーボモータ２４の駆
動電流を制御して回転用サーボモータ２４の回転数を制
御する。射出用サーボモータ１１、回転用サーボモータ
２４にはそれぞれ、回転数を検出するためのエンコーダ
３１、３２が備えられている。エンコーダ３１、３２で
検出された回転数はそれぞれ制御装置２６に入力され
る。特に、エンコーダ３２で検出された回転数は、スク
リュ２０の回転数を知るために用いられる。制御装置２
６にはまた、射出用サーボモータ１１、回転用サーボモ
ータ２４への駆動電流を検出する電流センサ３５、３６
からの電流検出信号が入力される。 【００１４】一方、加熱シリンダ２１の周囲には、ホッ
パ２２からの樹脂を加熱溶融するために複数のヒータ４
０が配設されており、これらのヒータ４０は温度制御装
置４１により制御される。温度制御装置４１には、ヒー
タ４０に隣接して配置された複数の熱電対４２からの温
度検出信号が入力される。温度制御装置４１は、複数の
熱電対４２からの温度検出信号を熱電対検出値として制
御装置２６に出力し、制御装置２６からのヒータ温度設
定値を示すヒータ温度設定信号に基づいてヒータ４０を
制御する。 【００１５】次に、図１を参照して、図２に示されたよ
うな電動式射出成形機に適用される、本発明による自己
診断装置の実施の形態について説明する。図１におい
て、自己診断装置は、電動式射出成形機における複数の
制御対象を個別に制御するために与えられる指令信号や
設定信号と、複数の制御対象の制御のために設置された
複数の検出器からの検出信号とが入力され、入力された
指令信号や設定信号に応じて、これらに対応する検出器
からの検出信号を定周期のサンプリングにより定点化処
理するための演算部１と、運転初期において演算部１に
より得られる定点化処理されたデータを記憶するための
初期状態記憶装置２と、運転初期以後の通常運転におい
て演算部１により得られる定点化処理されたデータを記
憶するための現在状態記憶装置３と、初期状態記憶装置
２と現在状態記憶装置３とから同じ制御対象に関する定
点化処理されたデータを読み出してこれらのデータを比
較することにより、前記の同じ制御対象に関する診断結
果を出力するための比較演算部４とを備えている。な
お、演算部１の出力側には切り替えスイッチ５が設けら
れており、演算部１は運転初期においてのみ切り替えス
イッチ５を初期状態記憶装置２側にし、以後は切り替え
スイッチ５を現在状態記憶装置３側にする。また、演算
部１における定点化処理は、成形動作の１サイクル毎に
行われる。 【００１６】説明を理解し易くするために、以下では、
図２において説明したように、指令信号として射出装置
における射出速度指令信号が、設定信号としてヒータ温
度設定信号がそれぞれ演算部１に入力され、検出信号と
しては、射出用サーボモータ１１に設けられたエンコー
ダ３１からの射出エンコーダ検出値、電流センサ３５か
らの電流センサ検出値、ロードセル１８からの射出圧力
検出値、温度制御装置４１からの熱電対検出値がそれぞ
れ演算部１に入力されるものとする。なお、射出速度指
令信号は、射出用サーボモータ１１を駆動するためにド
ライバ２９に与えられる信号である。また、特に指令信
号は、成形動作の１サイクル内において前に述べた複数
の工程のうちのある工程において入力されるものであ
る。 【００１７】従って、演算部１は、入力された指令信号
に応じて、これに対応する検出器、ここでは射出速度指
令信号に対応するエンコーダ３１、電流センサ３５、及
びロードセル１８からの射出エンコーダ検出値、電流セ
ンサ検出値、及び射出圧力検出値を選択して、これらの
検出値に対して定周期のサンプリングにより定点化処理
を行う。また、熱電対検出値に対しても成形動作の１サ
イクル内で上記の定点化処理と重ならないタイミングを
選んで定周期のサンプリングにより定点化処理を行う。
このような定点化処理により得られるデータは、定時間
間隔のディジタル値である。演算部１は更に、運転初期
においては複数の成形サイクル分の定点化処理データが
得られるが、そのうちの１サイクル分のみを初期状態記
憶装置２に出力して記憶させる。一方、通常運転が始ま
ると、演算部１は成形サイクル毎に定点化処理データを
現在状態記憶装置３に記憶させる。 【００１８】ここで、例えば射出エンコーダ検出値に関
する定点化処理データについて言えば、演算部１は、こ
のデータを初期状態記憶装置２と現在状態記憶装置３の
同じアドレス領域に記憶させる。他の定点化処理データ
についても同じである。このようにするのは、次に述べ
る比較演算部４において比較のために読み出しを行う時
の動作を容易にするためである。 【００１９】比較演算部４は、初期状態記憶部２と現在
状態記憶部３からそれぞれ、射出エンコーダ検出値に関
するデータと、射出圧力検出値に関するデータとを読み
出し、２つの射出エンコーダ検出値に関するデータを比
較すると共に、２つの射出圧力検出値に関するデータを
比較する。比較の結果、２つの射出エンコーダ検出値に
関するデータの間には大きな差が無いのに、現在の射出
圧力検出値に関するデータが初期状態の射出圧力検出値
に関するデータに比べて異常に大きければ、負荷が増大
している、つまりボールネジ１２の潤滑状態が良くない
と推定し、自己診断結果として、ボールネジ１２への潤
滑油の供給を促す報知を行う。 【００２０】比較演算部４はまた、初期状態記憶部２と
現在状態記憶部３からそれぞれ、熱電対検出値に関する
データを読み出し、２つの熱電対検出値に関するデータ
を比較する。比較の結果、現在の熱電対検出値に関する
データが初期状態の熱電対検出値に関するデータに比べ
て異常に小さければ、ヒータ４０に断線が生じていると
推定し、自己診断結果として、ヒータ４０の修理を促す
報知を行う。 【００２１】なお、上記の例では、演算部１は、定点化
処理を行う場合について説明したが、これに限らず、パ
ターン化処理、すなわち一定時間の間の検出値をパター
ンとして表すような処理を行うようにしても良い。この
場合、比較演算部４では、パターン化されたデータの比
較を行うことになる。また、検出器類は図２に示された
もの以外に、樹脂温度、金型温度、電源電圧等の検出器
を加えても良く、一部を削除しても良い。更に、射出装
置以外、例えば型締装置にも適用可能であることは言う
までも無い。また、電動式に限らず、油圧式の射出成形
機にも適用可能である。 【００２２】 【発明の効果】本発明によれば、自己診断機能を持たせ
ることによって、異常発生の前兆を早めに検知し、致命
的なダメージを受ける前に、負荷を減らすような条件変
更、あるいは潤滑系の修理等のメインテナンスを促すよ
うにすることができる。また、各部の寿命に至りそうな
ものをあらかじめ計画的に交換することによって、突然
の機械停止等の不具合を避けることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明による自己診断装置の実施の形態の構成
を示した図である。 【図２】本発明が適用される電動式射出成形機の構成を
射出装置を中心に示した図である。 【符号の説明】 １２ ボールネジ １３ ナット １４ プレッシャープレート １５、１６ ガイドバー １７ ベアリング １８ ロードセル １９ 射出軸 ２０ スクリュ ２１ 加熱シリンダ ２３ 連結部材 ２７ 位置検出器 ３１、３２ エンコーダ ３５、３６ 電流センサ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 射出成形機における複数の制御対象を個
   別に制御するために与えられる指令信号や設定信号と、
   前記複数の制御対象の制御のために設置された複数の検
   出器からの検出信号とが入力され、入力された前記指令
   信号や前記設定信号に応じて、これらに対応する前記検
   出器からの所定時間の間の検出信号をパターンとして表
   すパターン化処理あるいは前記検出器からの検出信号に
   対してサンプリングを行ってある時間間隔毎に検出値を
   得る定点化処理を行うことにより、パターン化処理デー
   タあるいは定点化処理データを得るための演算部と、 運転初期において前記演算部により得られるパターン化
   あるいは定点化処理されたデータを記憶するための初期
   状態記憶装置と、 前記運転初期以後の通常運転において前記演算部により
   得られるパターン化あるいは定点化処理されたデータを
   記憶するための現在状態記憶装置と、 前記初期状態記憶装置と前記現在状態記憶装置とから同
   じ制御対象に関する前記パターン化あるいは定点化処理
   されたデータを読み出してこれらのデータを比較するこ
   とにより、前記同じ制御対象に関する診断結果を出力す
   るための比較演算部とを備え、 前記演算部における前記パターン化あるいは定点化処理
   は、成形動作の１サイクル毎に行われる ことを特徴とす
   る射出成形機の自己診断装置。