射出成形機の異常検出装置
【課題】異常検出のための閾値を自動的に設定してオペレータの負担を軽減しかつ最適な閾値を算出し、さらには一般的な射出成形機の制御装置に付加することが容易な異常検出装置を提供する。
【解決手段】可動部の動作を開始し、現在の時間または可動部の位置及び物理量を検出し、基準物理量は記憶済みか否か判断し、否の場合は時間または可動部の位置に対応させて基準物理量を記憶しＳＡ１２へ移行し、記憶済みの場合には物理量の偏差を算出し（ＳＡ０１〜ＳＡ０６）、偏差の絶対値を算出し、偏差の絶対値の平均値を算出し、記憶し、閾値を算出し、偏差の絶対値が閾値より大きいか否か判断し（ＳＡ０７〜ＳＡ１０）、大きい場合にはアラーム処理を実行し終了し、否の場合は動作完了か否か判断し、動作完了の場合にはサイクル終了か否か判断し、サイクルを終了し、否の場合はステップＳＡ０１に戻り処理を継続する（ＳＡ１１〜ＳＡ１３）。
【解決手段】可動部の動作を開始し、現在の時間または可動部の位置及び物理量を検出し、基準物理量は記憶済みか否か判断し、否の場合は時間または可動部の位置に対応させて基準物理量を記憶しＳＡ１２へ移行し、記憶済みの場合には物理量の偏差を算出し（ＳＡ０１〜ＳＡ０６）、偏差の絶対値を算出し、偏差の絶対値の平均値を算出し、記憶し、閾値を算出し、偏差の絶対値が閾値より大きいか否か判断し（ＳＡ０７〜ＳＡ１０）、大きい場合にはアラーム処理を実行し終了し、否の場合は動作完了か否か判断し、動作完了の場合にはサイクル終了か否か判断し、サイクルを終了し、否の場合はステップＳＡ０１に戻り処理を継続する（ＳＡ１１〜ＳＡ１３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機の異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は射出成形機に関し、特に、射出成形機の異常検出装置に関する。射出成形機を用いて成形品を製造する射出成形サイクルにおける型開閉動作や成形品突き出し動作では、時間または可動部の位置に対応して前記可動部を駆動するモータの負荷について基準負荷を記憶しておき、さらに、記憶された前記基準負荷と実際のモータ負荷を時間または可動部の位置に対応させて順次比較して、その偏差が予め設定された閾値を超えたか否かで型開閉動作や突き出し動作の異常を検出し、射出成形機を瞬時に停止させることで、機構部や金型の破損を防止している。
例えば、特許文献１や特許文献２には、上述した破損防止のための異常検出技術であり、正常な型開閉動作や突き出し動作が行われた少なくとも過去１回分の負荷或いは複数回の動作の移動平均値を算出することにより得られた負荷を、基準負荷として設定する技術が開示されている。また、特許文献３や特許文献４には、過去に検出されたモータ電流の平均値や分散から閾値を求める射出成形機の制御技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３０３２６号公報
【特許文献２】特開２００１−３８７７５号公報
【特許文献３】特開２００４−３３０５２９号公報
【特許文献４】特開２００５−２８００１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、背景技術で説明した特許文献１〜４に開示される技術には次のような問題があった。特許文献１や特許文献２に開示の技術では、異常検出のための閾値をオペレータが設定する必要があり、閾値を設定するための作業がオペレータの負担となる可能性があった。特許文献３や４に開示の技術では、過去に検出されたモータ電流の平均値や分散を算出するにあたって、検出値を予め設定したショット回数分だけ記憶するために多量の記憶容量を必要とし、記憶した多量の検出値を演算処理するための演算量が膨大になるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために考案されたものであり、異常検出のための閾値を自動的に設定することでオペレータの負担を軽減し、かつ異常検出に最適な閾値を算出することを目的とする。さらには、異常検出を行うための多量の演算処理や記憶容量を必要とせず、一般的な射出成形機の制御装置に付加することが容易な異常検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の請求項１に係る発明は、サーボモータを駆動制御して可動部を駆動する駆動部と、前記サーボモータに加わる負荷、前記サーボモータの速度、電流、位置偏差のうちいずれか一つを物理量として検出する物理量検出部と、前記物理量を可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて基準物理量として記憶する記憶部と、前記記憶された基準物理量と現在の物理量を可動部が動作する経過時間あるいは可動部の動作位置に対応させて順次比較し偏差を求める物理量偏差算出部とを有し、前記求めた偏差が閾値を超えた場合に異常を検出する射出成形機の異常検出装置であって、前記求めた偏差の絶対値を算出する絶対値算出部と、該算出した偏差の絶対値の平均値を算出する平均値算出部と、該算出した偏差の絶対値の平均値に基づいて、前記算出した偏差の絶対値の平均値が大きくなるにしたがって可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応した閾値が大きくなるように該閾値を算出する閾値算出部とを有することを特徴とする射出成形機の異常検出装置である。
請求項２に係る発明は、サーボモータを駆動制御して可動部を駆動する駆動部と、前記サーボモータに加わる負荷、前記サーボモータの速度、電流、位置偏差のうちいずれか一つを物理量として検出する物理量検出部と、前記物理量の所定サイクル回数における平均値を可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて算出する算出部と、該算出した物理量の平均値を記憶する記憶部と、前記記憶された物理量の平均値と現在の物理量を可動部が動作する経過時間あるいは可動部の動作位置に対応させて順次比較し偏差を求める物理量偏差算出部とを有し、前記求めた偏差が閾値を超えた場合に異常を検出する射出成形機の異常検出装置であって、前記求めた偏差の絶対値を算出する絶対値算出部と、該算出した偏差の絶対値の平均値を算出する平均値算出部と、該算出した偏差の絶対値の平均値に基づいて、前記算出した偏差の絶対値の平均値が大きくなるにしたがって可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応した閾値が大きくなるように該閾値を算出する閾値算出部とを有することを特徴とする射出成形機の異常検出装置である。
請求項３に係る発明は、さらに、前記算出した偏差の絶対値の平均値を可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて記憶する記憶部を有し、前記平均値算出部は、可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて後述する数１式の演算式を演算することにより物理量の偏差の絶対値の平均値を算出し、前記閾値算出部は可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて後述する数２式の演算式を演算することにより閾値を算出することを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の射出成形機の異常検出装置である。
請求項４に係る発明は、さらに、前記算出した閾値を可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて記憶する記憶部を有し、前記閾値算出部は可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて後述する数４式の演算式を演算することにより閾値を算出することを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の射出成形機の異常検出装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、異常検出のための閾値を自動的に設定することでオペレータの負担を軽減し、かつ異常検出に最適な閾値を算出することができる。さらには、異常検出を行うための多量の演算処理や記憶容量を必要とせず、一般的な射出成形機の制御装置に付加することが容易な異常検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の射出成形機の異常検出装置の実施形態の要部ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施形態の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第４の実施形態の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、可動部の現在の負荷とあらかじめ記憶した基準負荷との偏差を算出する負荷偏差算出部を有し、前記算出した負荷偏差が所定の閾値を超えると異常を検出する射出成形機の異常検出装置において、前記算出した偏差の絶対値の平均値を算出し、前記算出した偏差の絶対値の平均値に基づいて異常検出の閾値を算出する閾値算出部を有する射出成形機の異常検出装置である。なお、閾値を算出するにあたっては、前記算出した偏差の絶対値の平均値が大きい場合には相対的に大きくなるような閾値を設定し、前記算出した偏差の絶対値の平均値が小さい場合には相対的に小さくなるような閾値を設定する。
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の射出成形機の異常検出装置の実施形態の要部システムブロック図である。機台１５上に固定プラテン１、リアプラテン２、可動プラテン３、トグルリンク機構６などから構成される型締め部と、射出シリンダ２０、射出スクリュ２２、射出用サーボモータ２５などから構成される射出部を備えて射出成形機の本体部が構成される。型締め部や射出部には後述するように可動プラテン３、エジェクタ装置１３、射出スクリュ２２などの可動部が備わっている。
【００１１】
まず、型締め部について説明する。固定プラテン１とリアプラテン２は複数のタイバー４によって連結されている。固定プラテン１とリアプラテン２の間には可動プラテン３がタイバー４に沿って移動自在に配設されている。また、金型５の固定側金型５ａが固定プラテン１に取り付けられ、可動側金型５ｂが可動プラテン３に取り付けられている。
【００１２】
リアプラテン２と可動プラテン３間にはトグルリンク機構６が配設され、トグルリンク機構６のクロスヘッド６ａに設けられたナットが、リアプラテン２に回動自在で軸方向移動不能に取り付けられたボールネジ７と螺合している。ボールネジ７に設けられたプーリ１０と型締用サーボモータ８の出力軸に設けられたプーリ１１間にはベルト（タイミングベルト）９がかけられている。
【００１３】
型締用サーボモータ８の駆動により、プーリ１１、ベルト９、プーリ１０の動力伝達手段を介してボールネジ７を駆動し、トグルリンク機構６のクロスヘッド６ａを前進，後進（図１において右方向，左方向）させてトグルリンク機構６を駆動し、可動プラテン３を固定プラテン１方向に前進、後退させて金型５ａ，５ｂの開閉じ・型締、型開きを行う。
【００１４】
型締用サーボモータ８には型締用サーボモータ８の回転位置・速度を検出するパルスエンコーダなどの位置・速度検出器１２が取り付けられている。この位置・速度検出器１２からの位置フィードバック信号により、クロスヘッド６ａの位置、可動プラテン３（可動側金型５ｂ）の位置を検出するように構成されている。
【００１５】
符号１３はエジェクタ装置であり、エジェクタ装置１３は可動プラテン３に設けられた金型（可動側金型５ｂ）内から成形品を突き出すための装置である。エジェクタ装置１３は、エジェクタ用サーボモータ１３ａの回転力をプーリ、ベルト（タイミングベルト）からなる動力伝達手段１３ｃ、ボールネジ／ナット機構１３ｄを介して、図示しないエジェクトピンに伝達し、該エジェクトピンを金型（可動側金型５ｂ）内に突出させて成形品を金型（可動側金型５ｂ）から突き出すものである。なお、符号１３ｂはエジェクタ用サーボモータ１３ａに取り付けられた位置・速度検出器であり、このエジェクタ用サーボモータ１３ａの回転位置・速度を検出することによって、エジェクトピンの位置、速度を検出するものである。
【００１６】
符号１４は、リアプラテン２に設けられた型締力調整機構であり、型締力調整用モータ１４ａを駆動し、伝動機構を介してタイバー４に設けられたネジに螺合する図示しないナットを回転させ、タイバー４に対するリアプラテン２の位置を変える（つまり機台１５上での固定プラテン１に対する位置を変える）ことによって型締力の調整を行うものである。上述した、型締装置、エジェクタ機構などは従来から射出成形機に備えられた公知のものである。
【００１７】
次に、射出部について説明する。射出シリンダ２０内に樹脂材料を供給するために、ホッパ２７が射出シリンダ２０の上部に設けられている。射出シリンダ２０の先端にはノズル部２１が取り付けられ、射出シリンダ２０内には射出スクリュ２２が挿通されている。
射出部には、射出シリンダ２０内の溶融樹脂の圧力を検出するロードセル等の図示しない圧力センサが設けられている。
射出スクリュ２２は、スクリュ回転用サーボモータ２３により、プーリ、タイミングベルト等で構成される伝動手段２４を介して正，逆回転させられる。また、射出スクリュ２２は、射出用サーボモータ２５によって、プーリ、ベルト、ボールねじ／ナット機構などの回転運動を直線運動に変換する機構を含む伝動手段２６を介して駆動され，射出シリンダ２０内を射出シリンダ２０の軸方向に移動する。スクリュ回転用サーボモータ２３には図示を省略したパルスコーダが取り付けられており、射出スクリュ２２の回転位置や回転速度を検出する。また、射出用サーボモータ２５には図示を省略したパルスコーダが取り付けられており、射出スクリュ２２の軸方向の位置や速度を検出する。
【００１８】
次に、射出成形機の制御装置について説明する。符号３０は射出成形機を制御する制御装置である。制御装置３０は、プロセッサ（ＣＰＵ）３５，ＲＡＭ３４ａ，ＲＯＭ３４ｂ等からなるメモリ３４、バス３３、表示装置インタフェース３６を備え、バス３３でこれらの要素が接続されている。ＲＯＭ３４ｂには、可動プラテン３の動作を制御するソフトウェアやエジェクタ装置１３を制御するための突き出し制御用のソフトウェアなど、射出成形機を全体として制御するソフトウェアが格納されている。また、本発明の実施形態では、メモリ３４のＲＯＭ３４ｂには、本発明に係る射出成形機の異常を検出するための各種ソフトウェアが格納されている。
【００１９】
表示装置インタフェース３６には、液晶表示装置３７が接続されている。また、サーボインタフェース３２には、射出成形機の各可動部を駆動しサーボモータの位置、速度を制御するサーボアンプ３１が接続される。そして、各可動部を駆動するサーボモータに取り付けられた位置・速度検出器がサーボアンプ３１に接続されている。なお、表示装置インタフェース３６には図示を省略した手動入力による入力手段が接続されている。
【００２０】
射出成形機には複数の可動部を駆動するために複数のサーボモータが用いられているが、図１では、型締用サーボモータ８用とエジェクタ用サーボモータ１３ａ用のサーボアンプ３１のみを示している。そして、サーボアンプ３１はそれぞれのサーボモータ８、１３ａの位置・速度検出器１２，１３ｂと接続され、位置・速度検出信号がそれぞれのサーボアンプ３１にフィードバックされる。なお、スクリュ回転用サーボモータ２３及び射出用サーボモータ２５のサーボアンプ、並びに、それぞれのサーボモータ２３，２５に取り付けられている位置・速度検出器は図示を省略している。
【００２１】
プロセッサ（ＣＰＵ）３５は、予めメモリ３４のＲＯＭ３４ｂに格納されているプログラムを成形条件などに基づいて実行し、射出成形機の各可動部への移動指令を、サーボインタフェース３２を介してサーボアンプ３１に出力する。各サーボアンプ３１は、この移動指令、それぞれの位置・速度検出器（１２，１３ｂ）からの位置、速度フィードバック信号に基づいて位置、速度のフィードバック制御、さらには、図示しない電流検出器からの電流フィードバック信号に基づいて電流フィードバック制御を行い、各サーボモータ（８、１３ａ）を駆動制御する。なお、各サーボアンプ３１は、従来技術と同様に、プロセッサとメモリ等で構成されており、この位置、速度のフィードバック制御等の処理をソフトウェアの処理によって実行するものである。
【００２２】
以下、本発明に係る閾値の算出方法を説明する。
＜数１式と数２式に基づいて閾値を算出する場合＞
（１）可動部の現在の負荷とあらかじめ記憶した基準負荷とを、時間または可動部の位置に対応させて比較し、時間または可動部の位置に対応した負荷の偏差を算出する。
（２）前記算出した偏差の絶対値を算出する。
（３）前記算出した偏差の絶対値と、前サイクルにて算出した偏差の絶対値の平均値とに関して、時間または可動部の位置に対応させて数１式の演算処理を行うことにより、時間または可動部の位置に対応した偏差の絶対値の平均値を算出・記憶する。
【００２３】
【数１】
【００２４】
（４）前記算出した偏差の絶対値の平均値に関して、時間または可動部の位置に対応させて数２式の演算処理を行うことにより、時間または可動部の位置に対応した閾値を算出する。
【００２５】
【数２】
【００２６】
（５）前記算出した閾値と前記算出した偏差の絶対値とを、時間または可動部の位置に対応させて比較し、偏差の絶対値が閾値を超えた場合は可動部の異常を検出する。
（６）以降、（１）〜（５）の処理を繰り返し、サイクル毎に時間または可動部の位置に対応した閾値を算出することで、最適な閾値による異常検出を行うことができる。
【００２７】
なお、上記（３）においては、数１式の演算処理を行った後、Ｒ（ｎ−１，ｘ）を記憶していたメモリ領域に新たに算出したＲ（ｎ，ｘ）を上書きして記憶するようにし、該記憶した値は次サイクルにおける数１式の演算処理で使用するようにする。このようにすれば、１サイクル分の時間または可動部の位置に対応した偏差の絶対値の平均値を記憶しておけばよいので、閾値を算出するために必要な記憶容量が少なくて済む。また、数１式の演算式による演算では、時間または可動部の位置毎に、１サイクル前の偏差の絶対値の平均値と、現在の偏差の絶対値の２項について演算を行えばよいので、閾値を算出するために必要な演算量が少なくて済む。
【００２８】
なお、上述の実施形態では閾値の算出に必要なメモリ容量を最小限にするために、１サイクル分の偏差の絶対値の平均値：Ｒ（ｎ−１，ｘ）を記憶する場合について記載したが、制御装置のメモリ容量に余裕がある場合には、複数サイクル分の偏差の絶対値：｜Ｅ（ｎ，ｘ）｜，｜Ｅ（ｎ−１，ｘ）｜，・・・，｜Ｅ（ｎ−ｋ，ｘ）｜を記憶しておき、数１式の演算式を一部展開した数３式の演算式に基づいて、上記３の演算処理を複数サイクルに１回だけ行うようにしてもよい。
【００２９】
【数３】
【００３０】
＜数４式に基づいて閾値を算出する場合＞
上述した閾値の算出方法では、数１式の演算処理と数２式の演算処理をそれぞれ行い、数１式の演算処理で算出した偏差の絶対値の平均値を記憶するようにしているが、数１式の演算式と数２式の演算式によって求まる数４式の演算式に基づいて演算処理を行い、数４式の演算処理で算出した閾値を記憶するようにしてもよい。
（１）可動部の現在の負荷とあらかじめ記憶した基準負荷とを、時間または可動部の位置に対応させて比較し、時間または可動部の位置に対応した負荷の偏差を算出する。
（２）前記算出した偏差の絶対値を算出する。
（３）前記算出した偏差の絶対値と、前サイクルにて算出した閾値とに関して、時間または可動部の位置に対応させて数４式の演算処理を行うことにより、時間または可動部の位置に対応した閾値を算出・記憶する。
【００３１】
【数４】
【００３２】
（４）前記算出した閾値と前記検出した偏差の絶対値とを、時間または可動部の位置に対応させて比較し、偏差の絶対値が閾値を超えた場合は可動部の異常を検出する。
（５）以降、（１）〜（４）の処理を繰り返し、サイクル毎に時間または可動部の位置に対応した閾値を算出することで、最適な閾値による異常検出を行うことができる。
【００３３】
なお、上記（３）においては、数４式の演算処理を行った後、Ｌ（ｎ−１，ｘ）を記憶していたメモリ領域に新たに算出したＬ（ｎ，ｘ）を上書きして記憶するようにし、該記憶した値は次サイクルにおける数４式の演算処理で使用するようにする。このようにすれば、１サイクル分の時間または可動部の位置に対応した閾値を記憶しておけばよいので、閾値を算出するために必要な記憶容量が少なくて済む。また、数４式の演算式による演算では、時間または可動部の位置毎に、１サイクル前の閾値と、現在の偏差の絶対値の２項について演算を行えばよいので、閾値を算出するために必要な演算量が少なくて済む。
【００３４】
なお、上述の実施例では閾値の算出に必要なメモリ容量を最小限にするために、１サイクル分の閾値：Ｌ（ｎ−１，ｘ）を記憶する場合について記載したが、制御装置のメモリ容量に余裕がある場合には、複数サイクル分の偏差の絶対値：｜Ｅ（ｎ，ｘ）｜，｜Ｅ（ｎ−１，ｘ）｜，・・・，｜Ｅ（ｎ−ｋ，ｘ）｜を記憶しておき、数４式の演算式を一部展開した数５式の演算式に基づいて、上記（３）の演算処理を複数サイクルに１回だけ行うようにしてもよい。
【００３５】
【数５】
【００３６】
＜係数α、βについて＞
数２式の演算式および数４式の演算式における係数α、βの設定値を調整することによって、異常検出の検出感度を調整することができる。係数α、βに小さな値を設定すると、異常検出の検出感度が敏感になるが、異常の誤検出の発生確率が大きくなる。一方で係数α、βに大きな値を設定すると、異常検出の検出感度が鈍感になるが、異常の誤検出の発生確率が小さくなる。例えば、オペレータは、成形品に応じた異常検出の検出感度や、生産状況に応じた誤検出の許容確率などから判断して、係数α、βの値を調整するようにしてもよい。
【００３７】
前記偏差の分布は、正規分布に近い分布になる場合もあるが、正規分布と比較して尖度や歪度が異なる分布となる場合もある。分布の尖度が大きい場合には裾の重い分布となるため、正規分布の場合と同じ係数α、βを設定していても、異常の誤検出の発生確率が大きくなる。分布の歪度が大きい場合も同様に、正規分布の場合と同じ係数α、βを設定していても、異常の誤検出の発生確率が大きくなる。そこで、前記偏差の分布の尖度または歪度が大きい場合には相対的に大きな値となるように係数α、βの値を調整するようにしてもよい。なお、尖度および歪度は一般的に数５式〜数６式のように求められる。
【００３８】
【数６】
【００３９】
【数７】
【００４０】
＜基準負荷の代わりに負荷の平均値を用いる場合＞
上述した例では、可動部の現在の負荷とあらかじめ記憶した基準負荷とを、時間または可動部の位置に対応させて比較し、時間または可動部の位置に対応した負荷の偏差を算出する場合について記載したが、基準負荷の代わりに閾値の算出を開始してから現在サイクルまでの負荷の平均値を用いるようにしてもよい。例えば、サイクル毎に、数６式の演算式に基づいて、時間または可動部の位置に対応した負荷の平均値を算出するようにしてもよい。
【００４１】
【数８】
【００４２】
＜負荷検出手段＞
可動部の負荷を検出する手段としては、サーボ回路の中に周知の外乱負荷オブザーバーを構成して負荷を検出するようにしてもよいし、または可動部に歪みゲージなどの検出手段を用意して検出するようにしてもよい。または、サーボモータの駆動電流に基づいて負荷を検出するようにしてもよい。または、可動部の進行方向と逆方向に負荷が加わった場合はサーボモータの速度が低下し、可動部の進行方向と同じ方向に負荷が加わった場合はサーボモータの速度が上昇することに基づいて、負荷を検出するようにしてもよい。または、可動部の進行方向と逆方向に負荷が加わった場合はサーボモータの位置偏差が増大し、可動部の進行方向と同じ方向に負荷が加わった場合はサーボモータの位置偏差が減少することに基づいて、負荷を検出するようにしてもよい。
【００４３】
次に、図２，図３，図４，図５に示される上述した演算式を用いて閾値の設定を行う処理のフローチャートを説明する。
【００４４】
図２は本発明の第１の実施形態の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＡ０１］可動部の動作を開始する。
●［ステップＳＡ０２］現在の時間または可動部の位置を検出する。
●［ステップＳＡ０３］現在の物理量を検出する。
●［ステップＳＡ０４］基準物理量は記憶済みか否か判断し、記憶済みの場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＡ０６へ移行し、記憶済みではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＡ０５へ移行する。
●［ステップＳＡ０５］時間または可動部の位置に対応させて基準物理量を記憶し、ステップＳＡ１２へ移行する。
●［ステップＳＡ０６］現在の物理量と基準物理量の偏差を算出する。
●［ステップＳＡ０７］偏差の絶対値を算出する。
●［ステップＳＡ０８］数１式の演算式により偏差の絶対値の平均値を算出し、記憶する。
●［ステップＳＡ０９］数２式の演算式により閾値を算出する。
●［ステップＳＡ１０］偏差の絶対値が閾値より大きいか否か判断し、大きい場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＡ１１へ移行し、大きくない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＡ１２へ移行する。
●［ステップＳＡ１１］アラーム処理を実行し、サイクルを終了する。
●［ステップＳＡ１２］可動部の動作完了か否か判断し、動作完了の場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＡ１３へ移行し、動作完了ではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＡ０２へ戻り、処理を継続する。
●［ステップＳＡ１３］サイクル終了か否か判断し、サイクル終了の場合（ＹＥＳの場合）にはサイクルを終了し、サイクル終了ではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＡ０１に戻り処理を継続する。
【００４５】
図３は本発明の第２の実施形態の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＢ０１］可動部の動作を開始する。
●［ステップＳＢ０２］現在の時間または可動部の位置を検出する。
●［ステップＳＢ０３］現在の物理量を検出する。
●［ステップＳＢ０４］基準物理量は記憶済みか否か判断し、記憶済みの場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＢ０６へ移行し、記憶済みではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＢ０５へ移行する。
●［ステップＳＢ０５］時間または可動部の位置に対応させて基準物理量を記憶し、ステップＳＢ１１へ移行する。
●［ステップＳＢ０６］現在の物理量と基準物理量の偏差を算出する。
●［ステップＳＢ０７］偏差の絶対値を算出する。
●［ステップＳＢ０８］数４式の演算式により閾値を算出し、記憶する。
●［ステップＳＢ０９］偏差の絶対値が閾値より大きいか否か判断し、大きい場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＢ１０へ移行し、大きくない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＢ１１へ移行する。
●［ステップＳＢ１０］アラーム処理を実行し、サイクルを終了する。
●［ステップＳＢ１１］可動部の動作完了か否か判断し、動作完了の場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＢ１２へ移行し、動作完了ではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＢ０２へ戻り、処理を継続する。
●［ステップＳＢ１２］サイクル終了か否か判断し、サイクル終了の場合（ＹＥＳの場合）にはサイクルを終了し、サイクル終了ではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＢ０１に戻り処理を継続する。
【００４６】
図４は本発明の第３の実施形態の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＣ０１］可動部の動作を開始する。
●［ステップＳＣ０２］現在の時間または可動部の位置を検出する。
●［ステップＳＣ０３］現在の物理量を検出する。
●［ステップＳＣ０４］物理量の平均値は記憶済みか否か判断し、記憶済みの場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＣ０６へ移行し、記憶済みではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＣ０５へ移行する。
●［ステップＳＣ０５］数６式の演算式により物理量の平均値を演算し、記憶し、ステップＳＣ１３へ移行する。
●［ステップＳＣ０６］数６式の演算式により物理量の平均値を演算し、記憶する。
●［ステップＳＣ０７］現在の物理量と物理量の平均値との偏差を算出する。
●［ステップＳＣ０８］偏差の絶対値を算出し、記憶する。
●［ステップＳＣ０９］数１式の演算式により偏差の絶対値の平均値を算出し、記憶する。
●［ステップＳＣ１０］数２式の演算式により閾値を算出する。
●［ステップＳＣ１１］偏差の絶対値が閾値より大きいか否か判断し、大きい場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＣ１２へ移行し、大きくない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＣ１３へ移行する。
●［ステップＳＣ１２］アラーム処理を実行し、サイクルを終了する。
●［ステップＳＣ１３］可動部の動作完了か否か判断し、動作完了の場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＣ１４へ移行し、動作完了ではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＣ０２へ戻り、処理を継続する。
●［ステップＳＣ１４］サイクル終了か否か判断し、サイクル終了の場合（ＹＥＳの場合）にはサイクルを終了し、サイクル終了ではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＣ０１に戻り処理を継続する。
【００４７】
図５は本発明の第４の実施形態の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＤ０１］可動部の動作を開始する。
●［ステップＳＤ０２］現在の時間または可動部の位置を検出する。
●［ステップＳＤ０３］現在の物理量を検出する。
●［ステップＳＤ０４］物理量の平均値は記憶済みか否か判断し、記憶済みの場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＤ０６へ移行し、記憶済みではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＤ０５へ移行する。
●［ステップＳＤ０５］数６式の演算式により物理量の平均値を演算し、記憶し、ステップＳＤ１２へ移行する。
●［ステップＳＤ０６］数６式の演算式により物理量の平均値を演算し、記憶する。
●［ステップＳＤ０７］現在の物理量と物理量の平均値との偏差を算出する。
●［ステップＳＤ０８］偏差の絶対値を算出し、記憶する。
●［ステップＳＤ０９］数４式の演算式により閾値を算出し、記憶する。
●［ステップＳＤ１０］偏差の絶対値が閾値より大きいか否か判断し、大きい場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＤ１１へ移行し、大きくない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＤ１２へ移行する。
●［ステップＳＤ１１］アラーム処理を実行し、サイクルを終了する。
●［ステップＳＤ１２］可動部の動作完了か否か判断し、動作完了の場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＤ１３へ移行し、動作完了ではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＤ０２へ戻り、処理を継続する。
●［ステップＳＤ１３］サイクル終了か否か判断し、サイクル終了の場合（ＹＥＳの場合）にはサイクルを終了し、サイクル終了ではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＤ０１に戻り処理を継続する。
【符号の説明】
【００４８】
１ 固定プラテン
２ リアプラテン
３ 可動プラテン
４ タイバー
５ 金型
５ａ 固定側金型
５ｂ 可動側金型
６ トグルリンク機構
７ ボールネジ
８ 型締用サーボモータ
９ ベルト
１０ プーリ
１１ プーリ
１２ 位置・速度検出器
１３ エジェクタ装置
１３ａ サーボモータ
１３ｂ 位置・速度検出器
１３ｃ 動力伝達手段
１３ｄ ボールネジ／ナット機構
１４ 型締力調整機構
１４ａ 型締力調整用モータ
１５ 機台
２０ 射出シリンダ
２１ ノズル部
２２ 射出スクリュ
２３ スクリュ回転用サーボモータ
２４ 伝動手段
２５ 射出用サーボモータ
２６ 伝動手段
２７ ホッパ
３０ 制御装置
３１ サーボアンプ
３２ サーボインタフェース
３３ バス
３４ メモリ
３４ａ ＲＡＭ
３４ｂ ＲＯＭ
３５ プロセッサ（ＣＰＵ）
３６ 表示装置インタフェース
３７ ＬＣＤ（液晶表示装置）
３８ ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機の異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は射出成形機に関し、特に、射出成形機の異常検出装置に関する。射出成形機を用いて成形品を製造する射出成形サイクルにおける型開閉動作や成形品突き出し動作では、時間または可動部の位置に対応して前記可動部を駆動するモータの負荷について基準負荷を記憶しておき、さらに、記憶された前記基準負荷と実際のモータ負荷を時間または可動部の位置に対応させて順次比較して、その偏差が予め設定された閾値を超えたか否かで型開閉動作や突き出し動作の異常を検出し、射出成形機を瞬時に停止させることで、機構部や金型の破損を防止している。
例えば、特許文献１や特許文献２には、上述した破損防止のための異常検出技術であり、正常な型開閉動作や突き出し動作が行われた少なくとも過去１回分の負荷或いは複数回の動作の移動平均値を算出することにより得られた負荷を、基準負荷として設定する技術が開示されている。また、特許文献３や特許文献４には、過去に検出されたモータ電流の平均値や分散から閾値を求める射出成形機の制御技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３０３２６号公報
【特許文献２】特開２００１−３８７７５号公報
【特許文献３】特開２００４−３３０５２９号公報
【特許文献４】特開２００５−２８００１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、背景技術で説明した特許文献１〜４に開示される技術には次のような問題があった。特許文献１や特許文献２に開示の技術では、異常検出のための閾値をオペレータが設定する必要があり、閾値を設定するための作業がオペレータの負担となる可能性があった。特許文献３や４に開示の技術では、過去に検出されたモータ電流の平均値や分散を算出するにあたって、検出値を予め設定したショット回数分だけ記憶するために多量の記憶容量を必要とし、記憶した多量の検出値を演算処理するための演算量が膨大になるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために考案されたものであり、異常検出のための閾値を自動的に設定することでオペレータの負担を軽減し、かつ異常検出に最適な閾値を算出することを目的とする。さらには、異常検出を行うための多量の演算処理や記憶容量を必要とせず、一般的な射出成形機の制御装置に付加することが容易な異常検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の請求項１に係る発明は、サーボモータを駆動制御して可動部を駆動する駆動部と、前記サーボモータに加わる負荷、前記サーボモータの速度、電流、位置偏差のうちいずれか一つを物理量として検出する物理量検出部と、前記物理量を可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて基準物理量として記憶する記憶部と、前記記憶された基準物理量と現在の物理量を可動部が動作する経過時間あるいは可動部の動作位置に対応させて順次比較し偏差を求める物理量偏差算出部とを有し、前記求めた偏差が閾値を超えた場合に異常を検出する射出成形機の異常検出装置であって、前記求めた偏差の絶対値を算出する絶対値算出部と、該算出した偏差の絶対値の平均値を算出する平均値算出部と、該算出した偏差の絶対値の平均値に基づいて、前記算出した偏差の絶対値の平均値が大きくなるにしたがって可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応した閾値が大きくなるように該閾値を算出する閾値算出部とを有することを特徴とする射出成形機の異常検出装置である。
請求項２に係る発明は、サーボモータを駆動制御して可動部を駆動する駆動部と、前記サーボモータに加わる負荷、前記サーボモータの速度、電流、位置偏差のうちいずれか一つを物理量として検出する物理量検出部と、前記物理量の所定サイクル回数における平均値を可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて算出する算出部と、該算出した物理量の平均値を記憶する記憶部と、前記記憶された物理量の平均値と現在の物理量を可動部が動作する経過時間あるいは可動部の動作位置に対応させて順次比較し偏差を求める物理量偏差算出部とを有し、前記求めた偏差が閾値を超えた場合に異常を検出する射出成形機の異常検出装置であって、前記求めた偏差の絶対値を算出する絶対値算出部と、該算出した偏差の絶対値の平均値を算出する平均値算出部と、該算出した偏差の絶対値の平均値に基づいて、前記算出した偏差の絶対値の平均値が大きくなるにしたがって可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応した閾値が大きくなるように該閾値を算出する閾値算出部とを有することを特徴とする射出成形機の異常検出装置である。
請求項３に係る発明は、さらに、前記算出した偏差の絶対値の平均値を可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて記憶する記憶部を有し、前記平均値算出部は、可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて後述する数１式の演算式を演算することにより物理量の偏差の絶対値の平均値を算出し、前記閾値算出部は可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて後述する数２式の演算式を演算することにより閾値を算出することを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の射出成形機の異常検出装置である。
請求項４に係る発明は、さらに、前記算出した閾値を可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて記憶する記憶部を有し、前記閾値算出部は可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて後述する数４式の演算式を演算することにより閾値を算出することを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の射出成形機の異常検出装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、異常検出のための閾値を自動的に設定することでオペレータの負担を軽減し、かつ異常検出に最適な閾値を算出することができる。さらには、異常検出を行うための多量の演算処理や記憶容量を必要とせず、一般的な射出成形機の制御装置に付加することが容易な異常検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の射出成形機の異常検出装置の実施形態の要部ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施形態の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第４の実施形態の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、可動部の現在の負荷とあらかじめ記憶した基準負荷との偏差を算出する負荷偏差算出部を有し、前記算出した負荷偏差が所定の閾値を超えると異常を検出する射出成形機の異常検出装置において、前記算出した偏差の絶対値の平均値を算出し、前記算出した偏差の絶対値の平均値に基づいて異常検出の閾値を算出する閾値算出部を有する射出成形機の異常検出装置である。なお、閾値を算出するにあたっては、前記算出した偏差の絶対値の平均値が大きい場合には相対的に大きくなるような閾値を設定し、前記算出した偏差の絶対値の平均値が小さい場合には相対的に小さくなるような閾値を設定する。
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の射出成形機の異常検出装置の実施形態の要部システムブロック図である。機台１５上に固定プラテン１、リアプラテン２、可動プラテン３、トグルリンク機構６などから構成される型締め部と、射出シリンダ２０、射出スクリュ２２、射出用サーボモータ２５などから構成される射出部を備えて射出成形機の本体部が構成される。型締め部や射出部には後述するように可動プラテン３、エジェクタ装置１３、射出スクリュ２２などの可動部が備わっている。
【００１１】
まず、型締め部について説明する。固定プラテン１とリアプラテン２は複数のタイバー４によって連結されている。固定プラテン１とリアプラテン２の間には可動プラテン３がタイバー４に沿って移動自在に配設されている。また、金型５の固定側金型５ａが固定プラテン１に取り付けられ、可動側金型５ｂが可動プラテン３に取り付けられている。
【００１２】
リアプラテン２と可動プラテン３間にはトグルリンク機構６が配設され、トグルリンク機構６のクロスヘッド６ａに設けられたナットが、リアプラテン２に回動自在で軸方向移動不能に取り付けられたボールネジ７と螺合している。ボールネジ７に設けられたプーリ１０と型締用サーボモータ８の出力軸に設けられたプーリ１１間にはベルト（タイミングベルト）９がかけられている。
【００１３】
型締用サーボモータ８の駆動により、プーリ１１、ベルト９、プーリ１０の動力伝達手段を介してボールネジ７を駆動し、トグルリンク機構６のクロスヘッド６ａを前進，後進（図１において右方向，左方向）させてトグルリンク機構６を駆動し、可動プラテン３を固定プラテン１方向に前進、後退させて金型５ａ，５ｂの開閉じ・型締、型開きを行う。
【００１４】
型締用サーボモータ８には型締用サーボモータ８の回転位置・速度を検出するパルスエンコーダなどの位置・速度検出器１２が取り付けられている。この位置・速度検出器１２からの位置フィードバック信号により、クロスヘッド６ａの位置、可動プラテン３（可動側金型５ｂ）の位置を検出するように構成されている。
【００１５】
符号１３はエジェクタ装置であり、エジェクタ装置１３は可動プラテン３に設けられた金型（可動側金型５ｂ）内から成形品を突き出すための装置である。エジェクタ装置１３は、エジェクタ用サーボモータ１３ａの回転力をプーリ、ベルト（タイミングベルト）からなる動力伝達手段１３ｃ、ボールネジ／ナット機構１３ｄを介して、図示しないエジェクトピンに伝達し、該エジェクトピンを金型（可動側金型５ｂ）内に突出させて成形品を金型（可動側金型５ｂ）から突き出すものである。なお、符号１３ｂはエジェクタ用サーボモータ１３ａに取り付けられた位置・速度検出器であり、このエジェクタ用サーボモータ１３ａの回転位置・速度を検出することによって、エジェクトピンの位置、速度を検出するものである。
【００１６】
符号１４は、リアプラテン２に設けられた型締力調整機構であり、型締力調整用モータ１４ａを駆動し、伝動機構を介してタイバー４に設けられたネジに螺合する図示しないナットを回転させ、タイバー４に対するリアプラテン２の位置を変える（つまり機台１５上での固定プラテン１に対する位置を変える）ことによって型締力の調整を行うものである。上述した、型締装置、エジェクタ機構などは従来から射出成形機に備えられた公知のものである。
【００１７】
次に、射出部について説明する。射出シリンダ２０内に樹脂材料を供給するために、ホッパ２７が射出シリンダ２０の上部に設けられている。射出シリンダ２０の先端にはノズル部２１が取り付けられ、射出シリンダ２０内には射出スクリュ２２が挿通されている。
射出部には、射出シリンダ２０内の溶融樹脂の圧力を検出するロードセル等の図示しない圧力センサが設けられている。
射出スクリュ２２は、スクリュ回転用サーボモータ２３により、プーリ、タイミングベルト等で構成される伝動手段２４を介して正，逆回転させられる。また、射出スクリュ２２は、射出用サーボモータ２５によって、プーリ、ベルト、ボールねじ／ナット機構などの回転運動を直線運動に変換する機構を含む伝動手段２６を介して駆動され，射出シリンダ２０内を射出シリンダ２０の軸方向に移動する。スクリュ回転用サーボモータ２３には図示を省略したパルスコーダが取り付けられており、射出スクリュ２２の回転位置や回転速度を検出する。また、射出用サーボモータ２５には図示を省略したパルスコーダが取り付けられており、射出スクリュ２２の軸方向の位置や速度を検出する。
【００１８】
次に、射出成形機の制御装置について説明する。符号３０は射出成形機を制御する制御装置である。制御装置３０は、プロセッサ（ＣＰＵ）３５，ＲＡＭ３４ａ，ＲＯＭ３４ｂ等からなるメモリ３４、バス３３、表示装置インタフェース３６を備え、バス３３でこれらの要素が接続されている。ＲＯＭ３４ｂには、可動プラテン３の動作を制御するソフトウェアやエジェクタ装置１３を制御するための突き出し制御用のソフトウェアなど、射出成形機を全体として制御するソフトウェアが格納されている。また、本発明の実施形態では、メモリ３４のＲＯＭ３４ｂには、本発明に係る射出成形機の異常を検出するための各種ソフトウェアが格納されている。
【００１９】
表示装置インタフェース３６には、液晶表示装置３７が接続されている。また、サーボインタフェース３２には、射出成形機の各可動部を駆動しサーボモータの位置、速度を制御するサーボアンプ３１が接続される。そして、各可動部を駆動するサーボモータに取り付けられた位置・速度検出器がサーボアンプ３１に接続されている。なお、表示装置インタフェース３６には図示を省略した手動入力による入力手段が接続されている。
【００２０】
射出成形機には複数の可動部を駆動するために複数のサーボモータが用いられているが、図１では、型締用サーボモータ８用とエジェクタ用サーボモータ１３ａ用のサーボアンプ３１のみを示している。そして、サーボアンプ３１はそれぞれのサーボモータ８、１３ａの位置・速度検出器１２，１３ｂと接続され、位置・速度検出信号がそれぞれのサーボアンプ３１にフィードバックされる。なお、スクリュ回転用サーボモータ２３及び射出用サーボモータ２５のサーボアンプ、並びに、それぞれのサーボモータ２３，２５に取り付けられている位置・速度検出器は図示を省略している。
【００２１】
プロセッサ（ＣＰＵ）３５は、予めメモリ３４のＲＯＭ３４ｂに格納されているプログラムを成形条件などに基づいて実行し、射出成形機の各可動部への移動指令を、サーボインタフェース３２を介してサーボアンプ３１に出力する。各サーボアンプ３１は、この移動指令、それぞれの位置・速度検出器（１２，１３ｂ）からの位置、速度フィードバック信号に基づいて位置、速度のフィードバック制御、さらには、図示しない電流検出器からの電流フィードバック信号に基づいて電流フィードバック制御を行い、各サーボモータ（８、１３ａ）を駆動制御する。なお、各サーボアンプ３１は、従来技術と同様に、プロセッサとメモリ等で構成されており、この位置、速度のフィードバック制御等の処理をソフトウェアの処理によって実行するものである。
【００２２】
以下、本発明に係る閾値の算出方法を説明する。
＜数１式と数２式に基づいて閾値を算出する場合＞
（１）可動部の現在の負荷とあらかじめ記憶した基準負荷とを、時間または可動部の位置に対応させて比較し、時間または可動部の位置に対応した負荷の偏差を算出する。
（２）前記算出した偏差の絶対値を算出する。
（３）前記算出した偏差の絶対値と、前サイクルにて算出した偏差の絶対値の平均値とに関して、時間または可動部の位置に対応させて数１式の演算処理を行うことにより、時間または可動部の位置に対応した偏差の絶対値の平均値を算出・記憶する。
【００２３】
【数１】
【００２４】
（４）前記算出した偏差の絶対値の平均値に関して、時間または可動部の位置に対応させて数２式の演算処理を行うことにより、時間または可動部の位置に対応した閾値を算出する。
【００２５】
【数２】
【００２６】
（５）前記算出した閾値と前記算出した偏差の絶対値とを、時間または可動部の位置に対応させて比較し、偏差の絶対値が閾値を超えた場合は可動部の異常を検出する。
（６）以降、（１）〜（５）の処理を繰り返し、サイクル毎に時間または可動部の位置に対応した閾値を算出することで、最適な閾値による異常検出を行うことができる。
【００２７】
なお、上記（３）においては、数１式の演算処理を行った後、Ｒ（ｎ−１，ｘ）を記憶していたメモリ領域に新たに算出したＲ（ｎ，ｘ）を上書きして記憶するようにし、該記憶した値は次サイクルにおける数１式の演算処理で使用するようにする。このようにすれば、１サイクル分の時間または可動部の位置に対応した偏差の絶対値の平均値を記憶しておけばよいので、閾値を算出するために必要な記憶容量が少なくて済む。また、数１式の演算式による演算では、時間または可動部の位置毎に、１サイクル前の偏差の絶対値の平均値と、現在の偏差の絶対値の２項について演算を行えばよいので、閾値を算出するために必要な演算量が少なくて済む。
【００２８】
なお、上述の実施形態では閾値の算出に必要なメモリ容量を最小限にするために、１サイクル分の偏差の絶対値の平均値：Ｒ（ｎ−１，ｘ）を記憶する場合について記載したが、制御装置のメモリ容量に余裕がある場合には、複数サイクル分の偏差の絶対値：｜Ｅ（ｎ，ｘ）｜，｜Ｅ（ｎ−１，ｘ）｜，・・・，｜Ｅ（ｎ−ｋ，ｘ）｜を記憶しておき、数１式の演算式を一部展開した数３式の演算式に基づいて、上記３の演算処理を複数サイクルに１回だけ行うようにしてもよい。
【００２９】
【数３】
【００３０】
＜数４式に基づいて閾値を算出する場合＞
上述した閾値の算出方法では、数１式の演算処理と数２式の演算処理をそれぞれ行い、数１式の演算処理で算出した偏差の絶対値の平均値を記憶するようにしているが、数１式の演算式と数２式の演算式によって求まる数４式の演算式に基づいて演算処理を行い、数４式の演算処理で算出した閾値を記憶するようにしてもよい。
（１）可動部の現在の負荷とあらかじめ記憶した基準負荷とを、時間または可動部の位置に対応させて比較し、時間または可動部の位置に対応した負荷の偏差を算出する。
（２）前記算出した偏差の絶対値を算出する。
（３）前記算出した偏差の絶対値と、前サイクルにて算出した閾値とに関して、時間または可動部の位置に対応させて数４式の演算処理を行うことにより、時間または可動部の位置に対応した閾値を算出・記憶する。
【００３１】
【数４】
【００３２】
（４）前記算出した閾値と前記検出した偏差の絶対値とを、時間または可動部の位置に対応させて比較し、偏差の絶対値が閾値を超えた場合は可動部の異常を検出する。
（５）以降、（１）〜（４）の処理を繰り返し、サイクル毎に時間または可動部の位置に対応した閾値を算出することで、最適な閾値による異常検出を行うことができる。
【００３３】
なお、上記（３）においては、数４式の演算処理を行った後、Ｌ（ｎ−１，ｘ）を記憶していたメモリ領域に新たに算出したＬ（ｎ，ｘ）を上書きして記憶するようにし、該記憶した値は次サイクルにおける数４式の演算処理で使用するようにする。このようにすれば、１サイクル分の時間または可動部の位置に対応した閾値を記憶しておけばよいので、閾値を算出するために必要な記憶容量が少なくて済む。また、数４式の演算式による演算では、時間または可動部の位置毎に、１サイクル前の閾値と、現在の偏差の絶対値の２項について演算を行えばよいので、閾値を算出するために必要な演算量が少なくて済む。
【００３４】
なお、上述の実施例では閾値の算出に必要なメモリ容量を最小限にするために、１サイクル分の閾値：Ｌ（ｎ−１，ｘ）を記憶する場合について記載したが、制御装置のメモリ容量に余裕がある場合には、複数サイクル分の偏差の絶対値：｜Ｅ（ｎ，ｘ）｜，｜Ｅ（ｎ−１，ｘ）｜，・・・，｜Ｅ（ｎ−ｋ，ｘ）｜を記憶しておき、数４式の演算式を一部展開した数５式の演算式に基づいて、上記（３）の演算処理を複数サイクルに１回だけ行うようにしてもよい。
【００３５】
【数５】
【００３６】
＜係数α、βについて＞
数２式の演算式および数４式の演算式における係数α、βの設定値を調整することによって、異常検出の検出感度を調整することができる。係数α、βに小さな値を設定すると、異常検出の検出感度が敏感になるが、異常の誤検出の発生確率が大きくなる。一方で係数α、βに大きな値を設定すると、異常検出の検出感度が鈍感になるが、異常の誤検出の発生確率が小さくなる。例えば、オペレータは、成形品に応じた異常検出の検出感度や、生産状況に応じた誤検出の許容確率などから判断して、係数α、βの値を調整するようにしてもよい。
【００３７】
前記偏差の分布は、正規分布に近い分布になる場合もあるが、正規分布と比較して尖度や歪度が異なる分布となる場合もある。分布の尖度が大きい場合には裾の重い分布となるため、正規分布の場合と同じ係数α、βを設定していても、異常の誤検出の発生確率が大きくなる。分布の歪度が大きい場合も同様に、正規分布の場合と同じ係数α、βを設定していても、異常の誤検出の発生確率が大きくなる。そこで、前記偏差の分布の尖度または歪度が大きい場合には相対的に大きな値となるように係数α、βの値を調整するようにしてもよい。なお、尖度および歪度は一般的に数５式〜数６式のように求められる。
【００３８】
【数６】
【００３９】
【数７】
【００４０】
＜基準負荷の代わりに負荷の平均値を用いる場合＞
上述した例では、可動部の現在の負荷とあらかじめ記憶した基準負荷とを、時間または可動部の位置に対応させて比較し、時間または可動部の位置に対応した負荷の偏差を算出する場合について記載したが、基準負荷の代わりに閾値の算出を開始してから現在サイクルまでの負荷の平均値を用いるようにしてもよい。例えば、サイクル毎に、数６式の演算式に基づいて、時間または可動部の位置に対応した負荷の平均値を算出するようにしてもよい。
【００４１】
【数８】
【００４２】
＜負荷検出手段＞
可動部の負荷を検出する手段としては、サーボ回路の中に周知の外乱負荷オブザーバーを構成して負荷を検出するようにしてもよいし、または可動部に歪みゲージなどの検出手段を用意して検出するようにしてもよい。または、サーボモータの駆動電流に基づいて負荷を検出するようにしてもよい。または、可動部の進行方向と逆方向に負荷が加わった場合はサーボモータの速度が低下し、可動部の進行方向と同じ方向に負荷が加わった場合はサーボモータの速度が上昇することに基づいて、負荷を検出するようにしてもよい。または、可動部の進行方向と逆方向に負荷が加わった場合はサーボモータの位置偏差が増大し、可動部の進行方向と同じ方向に負荷が加わった場合はサーボモータの位置偏差が減少することに基づいて、負荷を検出するようにしてもよい。
【００４３】
次に、図２，図３，図４，図５に示される上述した演算式を用いて閾値の設定を行う処理のフローチャートを説明する。
【００４４】
図２は本発明の第１の実施形態の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＡ０１］可動部の動作を開始する。
●［ステップＳＡ０２］現在の時間または可動部の位置を検出する。
●［ステップＳＡ０３］現在の物理量を検出する。
●［ステップＳＡ０４］基準物理量は記憶済みか否か判断し、記憶済みの場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＡ０６へ移行し、記憶済みではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＡ０５へ移行する。
●［ステップＳＡ０５］時間または可動部の位置に対応させて基準物理量を記憶し、ステップＳＡ１２へ移行する。
●［ステップＳＡ０６］現在の物理量と基準物理量の偏差を算出する。
●［ステップＳＡ０７］偏差の絶対値を算出する。
●［ステップＳＡ０８］数１式の演算式により偏差の絶対値の平均値を算出し、記憶する。
●［ステップＳＡ０９］数２式の演算式により閾値を算出する。
●［ステップＳＡ１０］偏差の絶対値が閾値より大きいか否か判断し、大きい場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＡ１１へ移行し、大きくない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＡ１２へ移行する。
●［ステップＳＡ１１］アラーム処理を実行し、サイクルを終了する。
●［ステップＳＡ１２］可動部の動作完了か否か判断し、動作完了の場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＡ１３へ移行し、動作完了ではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＡ０２へ戻り、処理を継続する。
●［ステップＳＡ１３］サイクル終了か否か判断し、サイクル終了の場合（ＹＥＳの場合）にはサイクルを終了し、サイクル終了ではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＡ０１に戻り処理を継続する。
【００４５】
図３は本発明の第２の実施形態の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＢ０１］可動部の動作を開始する。
●［ステップＳＢ０２］現在の時間または可動部の位置を検出する。
●［ステップＳＢ０３］現在の物理量を検出する。
●［ステップＳＢ０４］基準物理量は記憶済みか否か判断し、記憶済みの場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＢ０６へ移行し、記憶済みではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＢ０５へ移行する。
●［ステップＳＢ０５］時間または可動部の位置に対応させて基準物理量を記憶し、ステップＳＢ１１へ移行する。
●［ステップＳＢ０６］現在の物理量と基準物理量の偏差を算出する。
●［ステップＳＢ０７］偏差の絶対値を算出する。
●［ステップＳＢ０８］数４式の演算式により閾値を算出し、記憶する。
●［ステップＳＢ０９］偏差の絶対値が閾値より大きいか否か判断し、大きい場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＢ１０へ移行し、大きくない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＢ１１へ移行する。
●［ステップＳＢ１０］アラーム処理を実行し、サイクルを終了する。
●［ステップＳＢ１１］可動部の動作完了か否か判断し、動作完了の場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＢ１２へ移行し、動作完了ではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＢ０２へ戻り、処理を継続する。
●［ステップＳＢ１２］サイクル終了か否か判断し、サイクル終了の場合（ＹＥＳの場合）にはサイクルを終了し、サイクル終了ではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＢ０１に戻り処理を継続する。
【００４６】
図４は本発明の第３の実施形態の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＣ０１］可動部の動作を開始する。
●［ステップＳＣ０２］現在の時間または可動部の位置を検出する。
●［ステップＳＣ０３］現在の物理量を検出する。
●［ステップＳＣ０４］物理量の平均値は記憶済みか否か判断し、記憶済みの場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＣ０６へ移行し、記憶済みではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＣ０５へ移行する。
●［ステップＳＣ０５］数６式の演算式により物理量の平均値を演算し、記憶し、ステップＳＣ１３へ移行する。
●［ステップＳＣ０６］数６式の演算式により物理量の平均値を演算し、記憶する。
●［ステップＳＣ０７］現在の物理量と物理量の平均値との偏差を算出する。
●［ステップＳＣ０８］偏差の絶対値を算出し、記憶する。
●［ステップＳＣ０９］数１式の演算式により偏差の絶対値の平均値を算出し、記憶する。
●［ステップＳＣ１０］数２式の演算式により閾値を算出する。
●［ステップＳＣ１１］偏差の絶対値が閾値より大きいか否か判断し、大きい場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＣ１２へ移行し、大きくない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＣ１３へ移行する。
●［ステップＳＣ１２］アラーム処理を実行し、サイクルを終了する。
●［ステップＳＣ１３］可動部の動作完了か否か判断し、動作完了の場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＣ１４へ移行し、動作完了ではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＣ０２へ戻り、処理を継続する。
●［ステップＳＣ１４］サイクル終了か否か判断し、サイクル終了の場合（ＹＥＳの場合）にはサイクルを終了し、サイクル終了ではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＣ０１に戻り処理を継続する。
【００４７】
図５は本発明の第４の実施形態の処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＤ０１］可動部の動作を開始する。
●［ステップＳＤ０２］現在の時間または可動部の位置を検出する。
●［ステップＳＤ０３］現在の物理量を検出する。
●［ステップＳＤ０４］物理量の平均値は記憶済みか否か判断し、記憶済みの場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＤ０６へ移行し、記憶済みではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＤ０５へ移行する。
●［ステップＳＤ０５］数６式の演算式により物理量の平均値を演算し、記憶し、ステップＳＤ１２へ移行する。
●［ステップＳＤ０６］数６式の演算式により物理量の平均値を演算し、記憶する。
●［ステップＳＤ０７］現在の物理量と物理量の平均値との偏差を算出する。
●［ステップＳＤ０８］偏差の絶対値を算出し、記憶する。
●［ステップＳＤ０９］数４式の演算式により閾値を算出し、記憶する。
●［ステップＳＤ１０］偏差の絶対値が閾値より大きいか否か判断し、大きい場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＤ１１へ移行し、大きくない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＤ１２へ移行する。
●［ステップＳＤ１１］アラーム処理を実行し、サイクルを終了する。
●［ステップＳＤ１２］可動部の動作完了か否か判断し、動作完了の場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳＤ１３へ移行し、動作完了ではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＤ０２へ戻り、処理を継続する。
●［ステップＳＤ１３］サイクル終了か否か判断し、サイクル終了の場合（ＹＥＳの場合）にはサイクルを終了し、サイクル終了ではない場合（ＮＯの場合）にはステップＳＤ０１に戻り処理を継続する。
【符号の説明】
【００４８】
１ 固定プラテン
２ リアプラテン
３ 可動プラテン
４ タイバー
５ 金型
５ａ 固定側金型
５ｂ 可動側金型
６ トグルリンク機構
７ ボールネジ
８ 型締用サーボモータ
９ ベルト
１０ プーリ
１１ プーリ
１２ 位置・速度検出器
１３ エジェクタ装置
１３ａ サーボモータ
１３ｂ 位置・速度検出器
１３ｃ 動力伝達手段
１３ｄ ボールネジ／ナット機構
１４ 型締力調整機構
１４ａ 型締力調整用モータ
１５ 機台
２０ 射出シリンダ
２１ ノズル部
２２ 射出スクリュ
２３ スクリュ回転用サーボモータ
２４ 伝動手段
２５ 射出用サーボモータ
２６ 伝動手段
２７ ホッパ
３０ 制御装置
３１ サーボアンプ
３２ サーボインタフェース
３３ バス
３４ メモリ
３４ａ ＲＡＭ
３４ｂ ＲＯＭ
３５ プロセッサ（ＣＰＵ）
３６ 表示装置インタフェース
３７ ＬＣＤ（液晶表示装置）
３８ ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータを駆動制御して可動部を駆動する駆動部と、前記サーボモータに加わる負荷、前記サーボモータの速度、電流、位置偏差のうちいずれか一つを物理量として検出する物理量検出部と、前記物理量を可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて基準物理量として記憶する記憶部と、前記記憶された基準物理量と現在の物理量を可動部が動作する経過時間あるいは可動部の動作位置に対応させて順次比較し偏差を求める物理量偏差算出部とを有し、前記求めた偏差が閾値を超えた場合に異常を検出する射出成形機の異常検出装置であって、
前記求めた偏差の絶対値を算出する絶対値算出部と、該算出した偏差の絶対値の平均値を算出する平均値算出部と、該算出した偏差の絶対値の平均値に基づいて、前記算出した偏差の絶対値の平均値が大きくなるにしたがって可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応した閾値が大きくなるように該閾値を算出する閾値算出部とを有することを特徴とする射出成形機の異常検出装置。
【請求項２】
サーボモータを駆動制御して可動部を駆動する駆動部と、前記サーボモータに加わる負荷、前記サーボモータの速度、電流、位置偏差のうちいずれか一つを物理量として検出する物理量検出部と、前記物理量の所定サイクル回数における平均値を可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて算出する算出部と、該算出した物理量の平均値を記憶する記憶部と、前記記憶された物理量の平均値と現在の物理量を可動部が動作する経過時間あるいは可動部の動作位置に対応させて順次比較し偏差を求める物理量偏差算出部とを有し、前記求めた偏差が閾値を超えた場合に異常を検出する射出成形機の異常検出装置であって、
前記求めた偏差の絶対値を算出する絶対値算出部と、該算出した偏差の絶対値の平均値を算出する平均値算出部と、該算出した偏差の絶対値の平均値に基づいて、前記算出した偏差の絶対値の平均値が大きくなるにしたがって可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応した閾値が大きくなるように該閾値を算出する閾値算出部とを有することを特徴とする射出成形機の異常検出装置。
【請求項３】
さらに、前記算出した偏差の絶対値の平均値を可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて記憶する記憶部を有し、
前記平均値算出部は、可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて
【数１】
の演算式を演算することにより物理量の偏差の絶対値の平均値を算出し、
前記閾値算出部は可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて
【数２】
の演算式を演算することにより閾値を算出することを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の射出成形機の異常検出装置。
【請求項４】
さらに、前記算出した閾値を可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて記憶する記憶部を有し、
前記閾値算出部は可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて
【数４】
の演算式を演算することにより閾値を算出することを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の射出成形機の異常検出装置。
【請求項１】
サーボモータを駆動制御して可動部を駆動する駆動部と、前記サーボモータに加わる負荷、前記サーボモータの速度、電流、位置偏差のうちいずれか一つを物理量として検出する物理量検出部と、前記物理量を可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて基準物理量として記憶する記憶部と、前記記憶された基準物理量と現在の物理量を可動部が動作する経過時間あるいは可動部の動作位置に対応させて順次比較し偏差を求める物理量偏差算出部とを有し、前記求めた偏差が閾値を超えた場合に異常を検出する射出成形機の異常検出装置であって、
前記求めた偏差の絶対値を算出する絶対値算出部と、該算出した偏差の絶対値の平均値を算出する平均値算出部と、該算出した偏差の絶対値の平均値に基づいて、前記算出した偏差の絶対値の平均値が大きくなるにしたがって可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応した閾値が大きくなるように該閾値を算出する閾値算出部とを有することを特徴とする射出成形機の異常検出装置。
【請求項２】
サーボモータを駆動制御して可動部を駆動する駆動部と、前記サーボモータに加わる負荷、前記サーボモータの速度、電流、位置偏差のうちいずれか一つを物理量として検出する物理量検出部と、前記物理量の所定サイクル回数における平均値を可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて算出する算出部と、該算出した物理量の平均値を記憶する記憶部と、前記記憶された物理量の平均値と現在の物理量を可動部が動作する経過時間あるいは可動部の動作位置に対応させて順次比較し偏差を求める物理量偏差算出部とを有し、前記求めた偏差が閾値を超えた場合に異常を検出する射出成形機の異常検出装置であって、
前記求めた偏差の絶対値を算出する絶対値算出部と、該算出した偏差の絶対値の平均値を算出する平均値算出部と、該算出した偏差の絶対値の平均値に基づいて、前記算出した偏差の絶対値の平均値が大きくなるにしたがって可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応した閾値が大きくなるように該閾値を算出する閾値算出部とを有することを特徴とする射出成形機の異常検出装置。
【請求項３】
さらに、前記算出した偏差の絶対値の平均値を可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて記憶する記憶部を有し、
前記平均値算出部は、可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて
【数１】
の演算式を演算することにより物理量の偏差の絶対値の平均値を算出し、
前記閾値算出部は可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて
【数２】
の演算式を演算することにより閾値を算出することを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の射出成形機の異常検出装置。
【請求項４】
さらに、前記算出した閾値を可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて記憶する記憶部を有し、
前記閾値算出部は可動部の動作中の経過時間あるいは可動部の動作中の位置に対応させて
【数４】
の演算式を演算することにより閾値を算出することを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の射出成形機の異常検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−８６３５６（Ｐ２０１３−８６３５６Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２８８７３（Ｐ２０１１−２２８８７３）
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【特許番号】特許第５１５５４３２号（Ｐ５１５５４３２）
【特許公報発行日】平成２５年３月６日（２０１３．３．６）
【出願人】（３９０００８２３５）ファナック株式会社 (1,110)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【特許番号】特許第５１５５４３２号（Ｐ５１５５４３２）
【特許公報発行日】平成２５年３月６日（２０１３．３．６）
【出願人】（３９０００８２３５）ファナック株式会社 (1,110)
【Ｆターム（参考）】
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