成形機の状態監視装置及び成形機の状態監視方法
【課題】成形機の状態を容易に、かつ、正確に監視することができるようにする。
【解決手段】成形機を運転するために駆動される駆動部と、該駆動部の駆動に伴い、第１の変量ｍ１を検出する第１の検出部Ｐ１と、前記駆動部の駆動に伴い、第２の変量ｍ２を検出する第２の検出部Ｐ２と、前記第１、第２の変量ｍ１、ｍ２に基づいて、第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２間の伝達経路Ｒｔにおける伝達特性を判定する伝達特性判定処理手段とを有する。第１、第２の変量ｍ１、ｍ２に基づいて、第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２間の伝達経路Ｒｔにおける伝達特性が判定されるので、成形機ごとの機差があっても、各成形機ごとに使用状況が異なっても、成形機の状態を容易に、かつ、正確に監視することができる。
【解決手段】成形機を運転するために駆動される駆動部と、該駆動部の駆動に伴い、第１の変量ｍ１を検出する第１の検出部Ｐ１と、前記駆動部の駆動に伴い、第２の変量ｍ２を検出する第２の検出部Ｐ２と、前記第１、第２の変量ｍ１、ｍ２に基づいて、第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２間の伝達経路Ｒｔにおける伝達特性を判定する伝達特性判定処理手段とを有する。第１、第２の変量ｍ１、ｍ２に基づいて、第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２間の伝達経路Ｒｔにおける伝達特性が判定されるので、成形機ごとの機差があっても、各成形機ごとに使用状況が異なっても、成形機の状態を容易に、かつ、正確に監視することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形機の状態監視装置及び成形機の状態監視方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、成形機、例えば、射出成形機においては、加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた樹脂を、高圧で射出して金型装置のキャビティ空間に充填し、該キャビティ空間内において冷却して固化させた後、成形品を取り出すようになっている。
【０００３】
前記射出成形機は金型装置、型締装置及び射出装置を有し、前記金型装置は固定金型及び可動金型から成る金型を備え、型締装置は、固定プラテン、可動プラテン、型締用の駆動部としての型締用モータ、トグル機構等を備える。そして、前記型締用モータを駆動し、ボールねじを作動させてクロスヘッドを進退させると、トグル機構が作動して、可動プラテンを進退させ、型閉じ、型締め及び型開きを行う。また、前記射出装置は、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる前記加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出する射出ノズルを備え、前記加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、計量用モータを駆動し、前記スクリューを回転させることによって、スクリューの前方に樹脂を溜め、射出用モータを駆動し、前記スクリューを前進させることによって、射出ノズルから樹脂を射出する。
【０００４】
ところで、射出成形機を継続して運転していると、所定の箇所、例えば、ボールねじ、ベアリング等の要素に損傷が発生することがある。そこで、射出成形機の使用を開始してからの成形のショット数に基づいて、射出成形機の状態を監視するようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の射出成形機においては、射出成形機ごとの差、すなわち、機差があるだけでなく、各射出成形機ごとに使用状況が異なるので、射出成形機の状態を正確に監視することができない。
【０００６】
したがって、射出成形機の運転を安定させて行うことができなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、前記従来の射出成形機の問題点を解決して、成形機の状態を容易に、かつ、正確に監視することができる成形機の状態監視装置及び成形機の状態監視方法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】
【０００８】
そのために、本発明の成形機の状態監視装置においては、成形機を運転するために駆動される駆動部と、該駆動部の駆動に伴い、第１の変量を検出する第１の検出部と、前記駆動部の駆動に伴い、第２の変量を検出する第２の検出部と、前記第１、第２の変量に基づいて、第１、第２の検出部間の伝達経路における伝達特性を判定する伝達特性判定処理手段とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、成形機の状態監視装置においては、成形機を運転するために駆動される駆動部と、該駆動部の駆動に伴い、第１の変量を検出する第１の検出部と、前記駆動部の駆動に伴い、第２の変量を検出する第２の検出部と、前記第１、第２の変量に基づいて、第１、第２の検出部間の伝達経路における伝達特性を判定する伝達特性判定処理手段とを有する。
【００１０】
この場合、前記第１、第２の変量に基づいて、第１、第２の検出部間の伝達経路における伝達特性が判定されるので、成形機ごとの機差があっても、各成形機ごとに使用状況が異なっても、成形機の状態を容易に、かつ、正確に監視することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、成形機としての射出成形機について説明する。
【００１２】
図２は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概略図である。
【００１３】
図において、５１は射出装置、５２は第１の金型としての固定金型１１及び第２の金型としての可動金型１２から成る金型装置、５３は前記射出装置５１と対向させて配設された型締装置、５４は前記射出装置５１を進退自在に支持する可塑化移動装置、５５はエジェクタ装置、６０はトグル調整装置として機能する型厚調整装置、ｆｒ１は前記射出装置５１、型締装置５３、可塑化移動装置５４等を支持する成形機フレームである。
【００１４】
前記射出装置５１は、シリンダ部材としての加熱シリンダ５６、該加熱シリンダ５６内において、回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材としてのスクリュー５７、前記加熱シリンダ５６の前端に取り付けられた射出ノズル５８、前記加熱シリンダ５６の後端の近傍に配設されたホッパ５９、前記スクリュー５７の後端に突出させて形成されたスクリュー軸６１、荷重検出部としてのロードセル７０を介して連結された前側支持部７１及び後側支持部７２を備えるとともに、進退自在に配設され、前記スクリュー軸６１を回転自在に支持するプレッシャプレート６２、前記前側支持部７１に取り付けられ、プーリ・ベルト式の回転伝達系（駆動要素としての駆動プーリ、従動要素としての従動プーリ、及び駆動プーリと従動プーリとの間に張設された伝動部材としてのタイミングベルトから成る。）６５を介してスクリュー軸６１と連結された計量用の駆動部としての計量用モータ６６、前記成形機フレームｆｒ１に取り付けられ、プーリ・ベルト式の回転伝達系（駆動要素としての駆動プーリ、従動要素としての従動プーリ、及び駆動プーリと従動プーリとの間に張設された伝動部材としてのタイミングベルトから成る。）６８を介して運動方向変換部としてのボールねじ７５と連結された、射出用の駆動部としての射出用モータ６９等を備える。前記ボールねじ７５は、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換部として機能し、回転伝達系６８と連結された第１の変換要素としてのボールねじ軸７３、及び後側支持部７２に取り付けられ、前記ボールねじ軸７３と螺合させられる第２の変換要素としてのボールナット７４を備える。
【００１５】
また、前記可塑化移動装置５４は、ガイドユニットｆｒ２、該ガイドユニットｆｒ２に取り付けられ、可塑化移動用の駆動部としての可塑化移動用モータ７７、前記ガイドユニットｆｒ２の長手方向に沿って配設され、前側支持部７１及び後側支持部７２を案内するガイド７８、ガイドユニットｆｒ２に対して回転自在に配設され、可塑化移動用モータ７７を駆動することによって回転させられる第１の変換要素としてのボールねじ軸８１、該ボールねじ軸８１と螺合させられる第２の変換要素としてのボールナット８２、前記加熱シリンダ５６の後端に取り付けられたブラケット８３、前記ボールナット８２とブラケット８３との間に配設される付勢部材としてのスプリング８４等を備える。なお、前記ボールねじ軸８１及びボールナット８２によってボールねじ８６が構成され、該ボールねじ８６は、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換部として機能する。
【００１６】
また、前記型締装置５３は、成形機フレームｆｒ１に取り付けられた第１のプラテンとしての固定プラテン９１、ベースプレートとしてのトグルサポート９２、前記固定プラテン９１とトグルサポート９２との間に架設されたタイバー９３、固定プラテン９１と対向させて、かつ、タイバー９３に沿って進退自在に配設された第２のプラテンとしての可動プラテン９４、及び該可動プラテン９４とトグルサポート９２との間に配設されたトグル機構９５、型締用の駆動部としての型締用モータ９６、該型締用モータ９６を駆動することによって発生させられた回転をトグル機構９５に伝達するプーリ・ベルト式の回転伝達系（駆動要素としての駆動プーリ、従動要素としての従動プーリ、及び駆動プーリと従動プーリとの間に張設された伝動部材としてのタイミングベルトから成る。）９７、該回転伝達系９７と連結された運動方向変換部としてのボールねじ９８、該ボールねじ９８と連結されたクロスヘッド９９等を備える。そして、前記固定プラテン９１及び可動プラテン９４に、互いに対向させて固定金型１１及び可動金型１２がそれぞれ取り付けられる。
【００１７】
前記ボールねじ９８は、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換部として機能し、回転伝達系９７と連結された第１の変換要素としてのボールねじ軸１０１、及びクロスヘッド９９に取り付けられ、前記ボールねじ軸１０１と螺合させられる第２の変換要素としてのボールナット１０２を備える。
【００１８】
また、前記トグル機構９５は、クロスヘッド９９に対して揺動自在に支持されたトグルレバー１０５、トグルサポート９２に対して揺動自在に支持されたトグルレバー１０６、及び可動プラテン９４に対して揺動自在に支持されたトグルアーム１０７を備え、トグルレバー１０５、１０６間、及びトグルレバー１０６とトグルアーム１０７との間がそれぞれリンク結合される。
【００１９】
前記トグル機構９５は、図示されないサーボモータによってクロスヘッド９９をトグルサポート９２と可動プラテン９４との間で進退させることによって可動プラテン９４をタイバー９３に沿って進退させ、可動金型１２を固定金型１１に対して接離させて、型閉じ、型締め及び型開きを行う。
【００２０】
また、前記エジェクタ装置５５は、可動プラテン９４の後端面に配設され、可動プラテン９４に対して進退自在に配設されたクロスヘッド１１１、突出用の駆動部としての突出し用モータ１１２、前記クロスヘッド１１１に対して回転自在に配設された第１の変換要素としてのボールねじ軸１１３、前記クロスヘッド１１１に取り付けられ、前記ボールねじ軸１１３と螺合させられる第２の変換要素としてのボールナット１１４、前記突出し用モータ１１２を駆動することによって発生させられた回転をボールねじ軸１１３に伝達するプーリ・ベルト式の回転伝達系（駆動要素としての駆動プーリ、従動要素としての従動プーリ、及び駆動プーリと従動プーリとの間に張設された伝動部材としてのタイミングベルトから成る。）１１６、前記クロスヘッド１１１の進退に伴って進退させられる図示されないエジェクタロッド及びエジェクタピン等を備える。なお、前記ボールねじ軸１１３及びボールナット１１４によってボールねじ１１５が構成され、該ボールねじ１１５は、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換部として機能する。
【００２１】
そして、前記型厚調整装置６０は、各タイバー９３の後端に形成されたねじ部と螺合させられ、トグル調整部材としての、かつ、型厚調整部材としての調整ナット１２１、トグル調整用の、かつ、型厚調整用の駆動部としての型厚モータ１２２、該型厚モータ１２２を駆動することによって発生させられた回転を各調整ナット１２１に伝達する伝動部材としてのタイミングベルト１２３等を備え、トグルサポート９２を固定プラテン９１に対して進退させて型厚調整を行う。
【００２２】
次に、射出成形機の動作について説明する。
【００２３】
まず、前記射出装置５１において、可塑化移動用モータ７７を駆動すると、該可塑化移動用モータ７７の回転はボールねじ軸８１に伝達され、ボールナット８２が進退させられる。そして、ボールナット８２の推力がスプリング８４を介してブラケット８３に伝達され、射出装置５１が進退させられる。
【００２４】
次に、計量工程において、計量用モータ６６を駆動すると、該計量用モータ６６の回転は、回転伝達系６５を介してスクリュー軸６１に伝達され、スクリュー５７が回転させられる。そして、ホッパ５９から供給された成形材料としての樹脂は、加熱シリンダ５６内において加熱されて溶融させられ、前方に移動して、スクリュー５７の前方に溜められる。これに伴って、スクリュー５７は、所定の位置まで後退させられる。
【００２５】
そして、射出工程において、射出ノズル５８を固定金型１１に押し付け、射出用モータ６９を駆動すると、該射出用モータ６９の回転は、回転伝達系６８を介してボールねじ軸７３に伝達され、ボールねじ軸７３が回転させられる。このとき、ロードセル７０はボールねじ軸７３の回転に伴って移動し、スクリュー５７を前進させるので、スクリュー５７の前方に溜っている樹脂は、射出ノズル５８から射出され、固定金型１１と可動金型１２との間に形成されたキャビティ空間に充填される。そのときの反力は、前記ロードセル７０によって受けられ、荷重として検出される。
【００２６】
次に、前記型締装置５３及びエジェクタ装置５５において、型締用モータ９６を駆動すると、該型締用モータ９６の回転は、回転伝達系９７を介してボールねじ軸１０１に伝達され、ボールナット１０２が進退させられ、クロスヘッド９９も進退させられる。そして、該クロスヘッド９９の前進に伴って、トグル機構９５が伸展させられ、可動プラテン９４が前進させられて型閉じが行われ、固定金型１１に可動金型１２が当接させられる。続いて、型締用モータ９６を更に駆動すると、トグル機構９５において型締力が発生させられ、該型締力で固定金型１１に可動金型１２が押し付けられ、固定金型１１と可動金型１２との間にキャビティ空間が形成される。また、クロスヘッド９９の後退に伴って、トグル機構９５が屈曲させられると、可動プラテン９４が後退させられ、型開きが行われる。
【００２７】
続いて、突出し用モータ１１２を駆動すると、該突出し用モータ１１２の回転は、回転伝達系１１６を介してボールねじ軸１１３に伝達され、クロスヘッド１１１が進退させられ、前記エジェクタロッドが進退させられる。そして、型開きが行われるのに伴って、更に突出し用モータ１１２を駆動してクロスヘッド１１１を前進させると、前記エジェクタピンが前進させられ、成形品が突き出される。
【００２８】
次に、前記型厚調整装置６０において、型厚モータ１２２を駆動すると、該型厚モータ１２２の回転は、タイミングベルト１２３を介して各調整ナット１２１に伝達され、該各調整ナット１２１は、回転させられるのに伴ってタイバー９３に対して進退させられ、トグルサポート９２を進退させる。その結果、型厚が調整されるとともに、トグル機構９５の基準位置が調整される。
【００２９】
次に、前記構成の射出成形機の制御回路について説明する。
【００３０】
図３は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の制御回路を示すブロック図である。
【００３１】
図において、２０１は制御部、６６は計量用モータ、６９は射出用モータ、７７は可塑化移動用モータ、９６は型締用モータ、１１２は突出し用モータ、１２２は型厚モータであり、計量用モータ６６、射出用モータ６９、可塑化移動用モータ７７、型締用モータ９６、突出し用モータ１１２及び型厚モータ１２２に、それぞれ回転角度検出部としてのエンコーダ２１１〜２１６が配設され、該各エンコーダ２１１〜２１６によって回転角度が検出される。また、計量用モータ６６、射出用モータ６９、可塑化移動用モータ７７、型締用モータ９６、突出し用モータ１１２及び型厚モータ１２２に、それぞれ電流検出部としての電流センサ２２１〜２２６が配設され、該各電流センサ２２１〜２２６によって電流が検出される。なお、計量用モータ６６、射出用モータ６９、可塑化移動用モータ７７、型締用モータ９６、突出し用モータ１１２及び型厚モータ１２２の各モータによって、射出成形機の所定の箇所に設定された信号入力部が構成され、各モータのコイルに駆動用の電流が信号として入力される。
【００３２】
また、ｇｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）は所定の回転体を支持するベアリングに配設された歪検出部としての歪ゲージであり、該各歪ゲージｇｉは、各ベアリングに発生した歪みを検出する。そして、ｈ１〜ｈ４は、ボールねじ軸７３（図２）、８１、１０１、１１３に配設された歪検出部としての歪ゲージであり、該各歪ゲージｈ１〜ｈ４は、各ボールねじ軸７３、８１、１０１、１１３に発生したトルクを検出する。また、ｈ５〜ｈ８は、ボールナット７４、８２、１０２、１１４に配設された歪検出部としての歪ゲージであり、該各歪ゲージｈ５〜ｈ８は、各ボールナット７４、８２、１０２、１１４に発生した歪みを検出する。
【００３３】
そして、２３１はスクリュー５７とスクリュー軸６１とを連結する図示されないカップリングに配設された加速度検出部としての加速度センサであり、該加速度センサ２３１はカップリングの加速度を検出する。また、２３２は前記加熱シリンダ５６内の前端部に配設された圧力検出部としての樹脂圧センサであり、該樹脂圧センサ２３２は加熱シリンダ５６内の樹脂の圧力、すなわち、樹脂圧を検出する。さらに、ｈ１１はガイド７８に配設された歪検出部としての歪ゲージであり、各歪ゲージｈ１１はガイド７８の歪みを検出する。また、７０はロードセル、２３５は表示部、２３６は警報装置である。そして、２４１〜２４４はスクリュー軸６１及びボールねじ軸７３、１０１、１１３に臨ませて配設された回転速度検出部としての回転速度センサであり、該回転速度センサ２４１〜２４４は、スクリュー軸６１及びボールねじ軸７３、１０１、１１３の回転速度を検出する。
【００３４】
前記構成の射出成形機を運転するに当たり、計量用モータ６６、射出用モータ６９、可塑化移動用モータ７７、型締用モータ９６、突出し用モータ１１２及び型厚モータ１２２の各モータを駆動すると、スクリュー５７が回転させられたり、スクリュー５７、射出装置５１、可動プラテン９４、トグルサポート９２、エジェクタピン等が進退させられたりする。
【００３５】
そして、各モータ、例えば、射出用モータ６９を駆動すると、射出成形機の各種の箇所、例えば、ボールねじ７５におけるボールねじ軸７３とボールナット７４との間に摩擦力及び接触力が発生したり、シリンダ部分、筐体部分等の他の要素間にも摩擦力及び接触力が発生したりする。
【００３６】
したがって、射出成形機の所定の箇所において、状態が変化し、例えば、ボールねじ７５に損傷が発生すると、摩擦特性及び接触特性が変化し、前記摩擦力及び接触力における振動成分が変化する。
【００３７】
そこで、本実施の形態においては、前記摩擦特性及び接触特性の変化を検出し、摩擦特性及び接触特性の変化に基づいて射出成形機の状態を監視するようにしている。
【００３８】
図１は本発明の第１の実施の形態における状態監視装置の概念図、図４は本発明の第１の実施の形態における入力信号及び出力信号の波形図、図５は本発明の第１の実施の形態におけるボード線図位相曲線を示す図である。なお、図４において、横軸に時間を、縦軸に入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐを、図５において、横軸に周波数を、縦軸に位相差を採ってある。
【００３９】
この場合、あらかじめ選択された二つの部位に配設されたセンサ類が第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２として設定され、第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２間が機械的な接続、及び電気的な接続のうちの少なくとも一方の形態で互いに接続される。そして、第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２間には、機械的に又は電気的に第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２を接続する伝達経路Ｒｔが設定される。そして、前記第１の検出部Ｐ１によって検出された変量が第１の変量ｍ１とされ、第２の検出部Ｐ２によって検出された変量が第２の変量ｍ２とされ、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２に基づいて摩擦特性及び接触特性の変化が検出される。
【００４０】
前記第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２としては、所定のモータを駆動するのに伴ってセンサ出力が変化する任意のセンサ類を選択し、設定することができる。すなわち、エンコーダ２１１（図３）〜２１６、電流センサ２２１〜２２６、歪ゲージｇｉ、ｈ１〜ｈ８、ｈ１１、加速度センサ２３１、樹脂圧センサ２３２、ロードセル７０、回転速度センサ２４１〜２４４のうちの所定の二つのセンサ類を第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２として設定し、各エンコーダ２１１〜２１６によって検出される回転角度、電流センサ２２１〜２２６によって検出される電流、歪ゲージｇｉ、ｈ５〜ｈ８、ｈ１１によって検出される歪み量、歪ゲージｈ１〜ｈ４によって検出されるトルク、加速度センサ２３１によって検出される加速度、樹脂圧センサ２３２によって検出される樹脂圧、ロードセル７０によって検出される荷重、及び回転速度センサ２４１〜２４４によって検出される回転速度のうちの、第１の検出部Ｐ１によって検出される変量を第１の変量ｍ１として、第２の検出部Ｐ２によって検出される変量を第２の変量ｍ２として設定することができる。
【００４１】
ところで、射出成形機において状態を監視する箇所（以下「監視箇所」という。）、及び状態を監視する内容（以下「監視内容」という。）が決まると、監視箇所及び監視内容によっては、摩擦特性及び接触特性の変化が生じやすい変量と、生じにくい変量とが存在する。そこで、本実施の形態においては、監視箇所及び監視内容に応じて第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２を設定し、該第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２の変量を第１、第２の変量ｍ１、ｍ２として設定するようにしている。
【００４２】
すなわち、本実施の形態においては、計量用モータ６６の性能を監視する場合、電流センサ２２１が第１の検出部Ｐ１に、エンコーダ２１１が第２の検出部Ｐ２に、電流が第１の変量ｍ１に、回転角度が第２の変量ｍ２にされる。同様に、射出用モータ６９、可塑化移動用モータ７７、型締用モータ９６、突出し用モータ１１２及び型厚モータ１２２の性能を監視する場合、電流センサ２２２〜２２６が第１の検出部Ｐ１に、エンコーダ２１２〜２１６が第２の検出部Ｐ２に、電流が第１の変量ｍ１に、回転角度が第２の変量ｍ２にされる。
【００４３】
また、前記ベアリングの性能を監視する場合、前記各モータのうちの前記回転体を回転させるために駆動されているモータが特定される。そして、仮に、計量用モータ６６が駆動されていて、前記ベアリングに配設された歪ゲージがｇ１である場合、電流センサ２２１が第１の検出部Ｐ１に、歪ゲージｇ１が第２の検出部Ｐ２に、電流が第１の変量ｍ１に、歪み量が第２の変量ｍ２にされる。
【００４４】
また、ボールねじ軸７３、８１、１０１、１１３に発生したトルク伝達レベルを監視する場合、前記電流センサ２２２〜２２３が第１の検出部Ｐ１に、歪ゲージｈ１〜ｈ４が第２の検出部Ｐ２に、電流が第１の変量ｍ１に、歪み量が第２の変量ｍ２にされる。そして、ボールねじ７５、８６、９８、１１５に発生した摩耗を監視する場合、前記電流センサ２２２〜２２３が第１の検出部Ｐ１に、歪ゲージｈ５〜ｈ８が第２の検出部Ｐ２に、電流が第１の変量ｍ１に、歪み量が第２の変量ｍ２にされる。
【００４５】
また、加熱シリンダ５６内の樹脂の状態を監視する場合、加速度センサ２３１が第１の検出部Ｐ１に、樹脂圧センサ２３２が第２の検出部Ｐ２に、加速度が第１の変量ｍ１に、樹脂圧が第２の変量ｍ２にされる。そして、加熱シリンダ５６の状態を監視する場合、樹脂圧センサ２３２が第１の検出部Ｐ１に、歪ゲージｈ１１が第２の検出部Ｐ２に、樹脂圧が第１の変量ｍ１に、歪み量が第２の変量ｍ２にされる。さらに、ロードセル７０の検出値を監視する場合、歪ゲージｈ１１が第１の検出部Ｐ１に、ロードセル７０が第２の検出部Ｐ２に、歪み量が第１の変量ｍ１に、荷重が第２の変量ｍ２にされる。
【００４６】
また、回転伝達系６５、６８、９７、１１６の状態を監視する場合、エンコーダ２１１、２１２、２１４、２１５が第１の検出部Ｐ１に、回転速度センサ２４１〜２４４が第２の検出部Ｐ２に、回転角度が第１の変量ｍ１に、回転速度が第２の変量ｍ２にされる。そして、成形状態を監視する場合、電流センサ２２２が第１の検出部Ｐ１に、ロードセル７０が第２の検出部Ｐ２に、電流が第１の変量ｍ１に、荷重が第２の変量ｍ２にされる。
【００４７】
このようにして第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２及び第１、第２の変量ｍ１、ｍ２が設定されると、制御部２０１の図示されない振動変量取得処理手段（振動変量取得処理部）は、振動変量取得処理を行い、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を時系列に読み込み、取得する。第１、第２の変量ｍ１、ｍ２は、図４に示されるような、時系列データから成り、第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２間の伝達経路Ｒｔにおける入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐを構成する。
【００４８】
本実施の形態においては、加速度センサ２３１及び回転速度センサ２４１〜２４４以外のセンサ類を使用した場合、入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐは、振動成分の変位を表す第１、第２の変量ｍ１、ｍ２自体で構成されるが、回転速度センサ２４１〜２４４によって検出される回転速度のような、振動成分の速度を表す振動速度、又は加速度センサ２３１によって検出される加速度のような、振動成分の加速度を表す振動加速度を入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐにすることができる。
【００４９】
その場合、前記制御部２０１の図示されない振動速度算出処理手段（振動速度算出処理部）は、振動速度算出処理を行い、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を読み込み、微分することによって、振動速度を入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐとして算出し、取得する。又は、制御部２０１の図示されない振動加速度算出処理手段（振動加速度算出処理部）は、振動加速度算出処理を行い、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を読み込み、２回微分することによって、振動加速度を入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐとして算出し、取得する。
【００５０】
そして、前記制御部２０１の図示されない時間・周波数領域変換処理手段（時間・周波数領域変換処理部）は、時間・周波数領域変換処理を行い、図４の時系列データを時間領域から周波数領域に変換し、図５に示されるような、ボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２を得る。該ボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２は、伝達経路Ｒｔにおける伝達特性を表し、入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐをＦＦＴ、ＤＦＴ等の計算手法によってフーリエ変換することにより求めることができる。すなわち、入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐをそれぞれフーリエ変換し、各周波数ごとの入力信号ｉｐと出力信号ｏｐとの位相差を算出すると、ボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２で表されるような周波数と位相差との関係が得られる。
【００５１】
ところで、射出成形機を設置して運転を開始した初期動作時のように、射出成形機を正常に運転することができる場合の入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐに基づいて得られるボード線図位相曲線をＬ１とし、その後、運転を継続し、射出成形機の状態の監視を開始した後の入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐに基づいて得られるボード線図位相曲線をＬ２とすると、図５に示されるように、ボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２は乖離する。なお、前記ボード線図位相曲線Ｌ１は伝達特性の基準値を、前記ボード線図位相曲線Ｌ２は伝達特性の実績値を表す。
【００５２】
そこで、前記制御部２０１の図示されない伝達特性判定処理手段（伝達特性判定処理部）は、伝達特性判定処理を行い、ボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２を比較することによって伝達特性を判定し、周波数の変化に基づいてボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２の乖離量を算出し、乖離量が閾値より大きくなると、射出成形機に異常が発生したと判断する。
【００５３】
各ボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２において、ｆｐ１、ｆｐ２は、入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐをそれぞれフーリエ変換したときの、伝達関数がピーク値になる周波数、すなわち、ピーク値周波数である。したがって、例えば、周波数の変化をピーク値周波数ｆｐ１、ｆｐ２の変化量Δｆｐ
Δｆｐ＝ｆｐ２−ｆｐ１
で表すことができ、該変化量Δｆｐを前記乖離量とすることができる。その結果、前記伝達特性判定処理手段は、変化量Δｆｐが閾値Δｆｐｔｈより大きい場合、乖離量が閾値より大きいと判断し、射出成形機に異常が発生したと判断する。
【００５４】
そして、制御部２０１の図示されない報知処理手段（報知処理部）は、報知処理を行い、表示部２３５に異常が発生した旨の表示を行うとともに、警報装置２３６を作動させ、警報を鳴らし、操作者に異常が発生した旨を報知する。さらに、制御部２０１の図示されない停止処理手段（停止処理部）は、停止処理を行い、表示部２３５に異常が発生した場合に、射出成形機の運転を停止させることができる。
【００５５】
また、射出成形機の操作者に異常の発生を予告することができる。この場合、あらかじめ複数の閾値を設定し、変化量Δｆｐが各閾値のうちのレベルの低い閾値に達すると、制御部２０１の図示されない異常発生予告処理手段は、異常発生予告処理を行い、操作者に異常の発生を予告する。したがって、操作者は、損傷しそうな部品を損傷する前に把握することができるので、あらかじめ部品を備蓄しておくことができ、異常が発生したときに、生産工程に大きな影響を与えることなく、部品を交換することができる。
【００５６】
さらに、ＬＡＮ、電話回線、無線通信回線等の通信回線によって射出成形機と外部機器とを接続し、部品製造メーカ、射出成形機メーカ等の射出成形機の保守・管理に関わる人に異常が発生した旨を報知することができる。この場合も、生産工程に大きな影響を与えることなく、部品を交換することができる。
【００５７】
なお、周波数の変化をピーク値周波数ｆｐ１、ｆｐ２の変化率γｐ
γｐ＝ｆｐ２／ｆｐ１
で表すことができ、該変化率γｐを前記乖離量とすることができる。その場合、前記伝達特性判定処理手段は、変化率γｐが閾値γｐｔｈより大きい場合に、乖離量が閾値より大きいと判断し、射出成形機に異常が発生したと判断する。
【００５８】
本実施の形態においては、周波数の変化に基づいてボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２の乖離量を算出するようになっているが、位相差の変化に基づいてボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２の乖離量を算出することもできる。
【００５９】
すなわち、ピーク値周波数ｆｐ１、ｆｐ２の間の所定の周波数ｆｕをあらかじめ設定し、該周波数ｆｕにおける位相差φ１、φ２の変化量Δφ
Δφ＝φ２−φ１
を算出し、変化量Δφが閾値Δφｔｈより大きい場合に、乖離量が閾値より大きいと判断し、射出成形機に異常が発生したと判断することができる。
【００６０】
また、前記周波数ｆｕにおける位相差φ１、φ２の変化率γφ
γφ＝φ２／φ１
を算出し、変化率γφが閾値γφｔｈより大きい場合、乖離量が閾値より大きいと判断し、射出成形機に異常が発生したと判断することができる。
【００６１】
本実施の形態においては、一つの周波数ｆｕにおける位相差φ１、φ２の変化量Δφを算出するようになっているが、二つ以上の周波数における位相差の変化量を加算し、加算された変化量が閾値より大きい場合に、乖離量が閾値より大きいと判断することができる。
【００６２】
このように、第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２における第１、第２の変量ｍ１、ｍ２に基づいて射出成形機の状態を監視するようになっているので、射出成形機ごとの機差があっても、各射出成形機ごとに使用状況が異なっても、射出成形機の状態を容易に、かつ、正確に監視することができる。
【００６３】
なお、本実施の形態においては、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２の振動成分が大きくなるタイミングで、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を読み込むのが好ましく、例えば、計量用モータ６６の駆動が開始され、計量が開始された直後、射出用モータ６９の駆動が開始され、射出が開始された直後、型締用モータ９６の駆動が開始され、型閉じ又は型開きが開始された直後に第１、第２の変量ｍ１、ｍ２が読み込まれる。
【００６４】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００６５】
図６は本発明の第２の実施の形態における周波数応答を示す波形図、図７は本発明の第２の実施の形態におけるボード線図ゲイン曲線を示す図である。なお、図６において、横軸に周波数を、縦軸に振幅を、図７において、横軸に周波数を、縦軸にゲインを採ってある。
【００６６】
この場合、まず、制御部２０１（図１）の前記振動変量取得処理手段は、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を時系列に読み込み、取得する。第１、第２の変量ｍ１、ｍ２は、図４に示されるような、時系列データから成り、第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２間の伝達経路Ｒｔにおける入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐを構成する。
【００６７】
そして、前記時間・周波数領域変換処理手段は、図４の時系列データを時間領域から周波数領域に変換し、図６に示されるような、周波数応答曲線Ｌｉｐ、Ｌｏｐを得る。
【００６８】
該周波数応答曲線Ｌｉｐ、Ｌｏｐは、入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐをＦＦＴ、ＤＦＴ等の計算手法によってフーリエ変換することにより求めることができる。すなわち、入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐをそれぞれフーリエ変換し、各周波数ごとの入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐの振幅を算出すると、周波数応答曲線Ｌｉｐ、Ｌｏｐで表されるような周波数と振幅との関係が得られる。
【００６９】
続いて、前記制御部２０１の図示されない伝達関数算出処理手段（伝達関数算出処理部）は、伝達関数算出処理を行い、各周波数ごとに出力信号ｏｐの振幅を入力信号ｉｐの振幅で除算し、前記伝達経路Ｒｔのゲインを伝達関数として算出する。その結果、図７に示されるように、ボード線図ゲイン曲線Ｌ１１、Ｌ１２を得ることができる。該ボード線図位相曲線Ｌ１１、Ｌ１２は、伝達経路Ｒｔにおける伝達特性を表す。
【００７０】
ところで、前述されたように、射出成形機を正常に運転することができる場合の入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐに基づいて得られるボード線図ゲイン曲線をＬ１１とし、その後、運転を継続し、射出成形機の状態の監視を開始した後の入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐに基づいて得られるボード線図ゲイン曲線をＬ１２とすると、図７に示されるように、ボード線図位相曲線Ｌ１１、Ｌ１２は乖離する。
【００７１】
そこで、前記伝達特性判定処理手段は、ボード線図ゲイン曲線Ｌ１１、Ｌ１２を比較することによって伝達特性を判定し、周波数の変化に基づいてボード線図ゲイン曲線Ｌ１１、Ｌ１２の乖離量を算出し、乖離量が閾値より大きくなると、射出成形機に異常が発生したと判断する。
【００７２】
各ボード線図ゲイン曲線Ｌ１１、Ｌ１２において、ｆｐ１、ｆｐ２はピーク値周波数である。したがって、周波数の変化をピーク値周波数ｆｐ１、ｆｐ２の変化量Δｆｐ
Δｆｐ＝ｆｐ２−ｆｐ１
で表すことができ、該変化量Δｆｐを前記乖離量とすることができる。その結果、前記伝達特性判定処理手段は、変化量Δｆｐが閾値Δｆｐｔｈより大きい場合、乖離量が閾値より大きいと判断し、射出成形機に異常が発生したと判断する。
【００７３】
そして、前記報知処理手段は、表示部２３５（図３）に異常が発生した旨の表示を行うとともに、警報装置２３６を作動させ、警報を鳴らし、操作者に異常が発生した旨を報知する。
【００７４】
なお、周波数の変化をピーク値周波数ｆｐ１、ｆｐ２の変化率γｐ
γｐ＝ｆｐ２／ｆｐ１
で表すことができ、該変化率γｐを前記乖離量とすることができる。その場合、前記伝達特性判定処理手段は、変化率γｐが閾値γｐｔｈより大きい場合に、乖離量が閾値より大きいと判断し、射出成形機に異常が発生したと判断する。
【００７５】
本実施の形態においては、周波数の変化に基づいてボード線図ゲイン曲線Ｌ１１、Ｌ１２の乖離量を算出するようになっているが、ゲインの変化に基づいてボード線図ゲイン曲線Ｌ１１、Ｌ１２の乖離量を算出することもできる。
【００７６】
すなわち、ピーク値周波数ｆｐ１、ｆｐ２の間の、ピーク値周波数ｆｐ２の所定の周波数ｆｖをあらかじめ設定し、該周波数ｆｖにおけるゲインｇ１、ｇ２の変化量Δｇ
Δｇ＝ｇ２−ｇ１
を算出し、変化量Δｇが閾値Δｇｔｈより大きい場合に、乖離量が閾値より大きいと判断し、射出成形機に異常が発生したと判断することができる。
【００７７】
また、前記周波数ｆｖにおけるゲインｇ１、ｇ２の変化率γｇ
γｇ＝ｇ２／ｇ１
を算出し、変化率γｇが閾値γｇｔｈより大きい場合、乖離量が閾値より大きいと判断し、射出成形機に異常が発生したと判断することができる。
【００７８】
本実施の形態においては、一つの周波数ｆｖにおけるゲインｇ１、ｇ２の変化量Δｇを算出するようになっているが、二つ以上の周波数におけるゲインの変化量を加算し、加算された変化量が閾値より大きい場合に、乖離量が閾値より大きいと判断することができる。
【００７９】
また、伝達特性を周波数ごとのゲインで表すほかに、時間ごとのゲインで表すこともできる。この場合、各駆動部に入力される入力信号と、被駆動部から出力される出力信号との時間遅れ等が射出成形機に異常が発生したかどうかの判断の対象になる。
【００８０】
さらに、長い時間中における第１、第２の変量ｍ１、ｍ２の変動に基づいて射出成形機に異常が発生したかどうかを判断する場合は、成形ショットごとのゲインで伝達特性を表すことができる。
【００８１】
なお、前記各実施の形態において、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２の検出条件を一定にするために、初期動作時において、射出成形機をあらかじめ設定されたパターンで動作させ、そのときの時系列データを収集し、その後、あらかじめ設定された間隔ごとに、定期的に同じ動作を行い、同じパターンで射出成形機を運転し、その都度、時系列データを収集すると、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２の検出精度を高くすることができる。
【００８２】
また、初期動作時及び定期的に、射出成形機を複数回繰り返して動作させ、時系列データを複数回収集した後、平均化処理を行うと、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２の検出精度を一層高くすることができる。
【００８３】
なお、前記加速度センサ２３１及び回転速度センサ２４１〜２４４以外のセンサ類においては、振動成分の変位を表す第１、第２の変量ｍ１、ｍ２が発生させられるようになっているが、回転速度センサ２４１〜２４４のような、振動成分の速度を表す第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を発生させるセンサ類を使用したり、加速度センサ２３１のような、振動成分の加速度を表す第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を発生させるセンサ類を使用したりすることができる。
【００８４】
また、振動成分の変位を表す第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を発生させるセンサ類としては、圧電式、静電容量式、サーボ式、歪ゲージ式、レーザドップラー式、超音波式、レーザ干渉式、電磁誘導式、エンコーダ式等の変位計を使用することができる。振動成分の速度を表す第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を発生させるセンサ類としては、圧電式、静電容量式、サーボ式、歪ゲージ式、レーザドップラー式等の速度計を、振動成分の加速度を表す第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を発生させるセンサ類としては、圧電式、静電容量式、サーボ式、歪ゲージ式等の加速度計を使用することができる。
【００８５】
このように、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を発生させるために、各種のセンサ類を使用することができる。そのために、機械的計測方法、電気的計測方法、磁気的計測方法、光学的計測方法、音波式計測方法等の各種の計測方法が使用される。
【００８６】
また、本実施の形態においては、駆動部を駆動した状態で第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を発生させるようにしているが、射出成形機が停止している状態で、ハンマー等によって射出成形機の所定の箇所に衝撃を与えた際の、第１、第２の検出部により第１、第２の変量を発生させることができ、その場合、該第１、第２の変量に基づいて伝達特性を判定することができる。その結果、不要な外乱を最も少なくすることができるので、最も精度よく伝達特性を判定することができる。この場合、衝撃を与える箇所によって信号入力部が、衝撃によって信号が構成される。
【００８７】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第１の実施の形態における状態監視装置の概念図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における射出成形機の制御回路を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における入力信号及び出力信号の波形図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるボード線図位相曲線を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における周波数応答を示す波形図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態におけるボード線図ゲイン曲線を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
６９ 射出用モータ
７７ 可塑化移動用モータ
９６ 型締用モータ
１１２ 突出し用モータ
１２２ 型厚モータ
２０１ 制御部
ｍ１、ｍ２ 第１、第２の変量
Ｐ１、Ｐ２ 第１、第２の検出部
Ｒｔ 伝達経路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形機の状態監視装置及び成形機の状態監視方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、成形機、例えば、射出成形機においては、加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた樹脂を、高圧で射出して金型装置のキャビティ空間に充填し、該キャビティ空間内において冷却して固化させた後、成形品を取り出すようになっている。
【０００３】
前記射出成形機は金型装置、型締装置及び射出装置を有し、前記金型装置は固定金型及び可動金型から成る金型を備え、型締装置は、固定プラテン、可動プラテン、型締用の駆動部としての型締用モータ、トグル機構等を備える。そして、前記型締用モータを駆動し、ボールねじを作動させてクロスヘッドを進退させると、トグル機構が作動して、可動プラテンを進退させ、型閉じ、型締め及び型開きを行う。また、前記射出装置は、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる前記加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出する射出ノズルを備え、前記加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、計量用モータを駆動し、前記スクリューを回転させることによって、スクリューの前方に樹脂を溜め、射出用モータを駆動し、前記スクリューを前進させることによって、射出ノズルから樹脂を射出する。
【０００４】
ところで、射出成形機を継続して運転していると、所定の箇所、例えば、ボールねじ、ベアリング等の要素に損傷が発生することがある。そこで、射出成形機の使用を開始してからの成形のショット数に基づいて、射出成形機の状態を監視するようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の射出成形機においては、射出成形機ごとの差、すなわち、機差があるだけでなく、各射出成形機ごとに使用状況が異なるので、射出成形機の状態を正確に監視することができない。
【０００６】
したがって、射出成形機の運転を安定させて行うことができなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、前記従来の射出成形機の問題点を解決して、成形機の状態を容易に、かつ、正確に監視することができる成形機の状態監視装置及び成形機の状態監視方法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】
【０００８】
そのために、本発明の成形機の状態監視装置においては、成形機を運転するために駆動される駆動部と、該駆動部の駆動に伴い、第１の変量を検出する第１の検出部と、前記駆動部の駆動に伴い、第２の変量を検出する第２の検出部と、前記第１、第２の変量に基づいて、第１、第２の検出部間の伝達経路における伝達特性を判定する伝達特性判定処理手段とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、成形機の状態監視装置においては、成形機を運転するために駆動される駆動部と、該駆動部の駆動に伴い、第１の変量を検出する第１の検出部と、前記駆動部の駆動に伴い、第２の変量を検出する第２の検出部と、前記第１、第２の変量に基づいて、第１、第２の検出部間の伝達経路における伝達特性を判定する伝達特性判定処理手段とを有する。
【００１０】
この場合、前記第１、第２の変量に基づいて、第１、第２の検出部間の伝達経路における伝達特性が判定されるので、成形機ごとの機差があっても、各成形機ごとに使用状況が異なっても、成形機の状態を容易に、かつ、正確に監視することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、成形機としての射出成形機について説明する。
【００１２】
図２は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概略図である。
【００１３】
図において、５１は射出装置、５２は第１の金型としての固定金型１１及び第２の金型としての可動金型１２から成る金型装置、５３は前記射出装置５１と対向させて配設された型締装置、５４は前記射出装置５１を進退自在に支持する可塑化移動装置、５５はエジェクタ装置、６０はトグル調整装置として機能する型厚調整装置、ｆｒ１は前記射出装置５１、型締装置５３、可塑化移動装置５４等を支持する成形機フレームである。
【００１４】
前記射出装置５１は、シリンダ部材としての加熱シリンダ５６、該加熱シリンダ５６内において、回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材としてのスクリュー５７、前記加熱シリンダ５６の前端に取り付けられた射出ノズル５８、前記加熱シリンダ５６の後端の近傍に配設されたホッパ５９、前記スクリュー５７の後端に突出させて形成されたスクリュー軸６１、荷重検出部としてのロードセル７０を介して連結された前側支持部７１及び後側支持部７２を備えるとともに、進退自在に配設され、前記スクリュー軸６１を回転自在に支持するプレッシャプレート６２、前記前側支持部７１に取り付けられ、プーリ・ベルト式の回転伝達系（駆動要素としての駆動プーリ、従動要素としての従動プーリ、及び駆動プーリと従動プーリとの間に張設された伝動部材としてのタイミングベルトから成る。）６５を介してスクリュー軸６１と連結された計量用の駆動部としての計量用モータ６６、前記成形機フレームｆｒ１に取り付けられ、プーリ・ベルト式の回転伝達系（駆動要素としての駆動プーリ、従動要素としての従動プーリ、及び駆動プーリと従動プーリとの間に張設された伝動部材としてのタイミングベルトから成る。）６８を介して運動方向変換部としてのボールねじ７５と連結された、射出用の駆動部としての射出用モータ６９等を備える。前記ボールねじ７５は、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換部として機能し、回転伝達系６８と連結された第１の変換要素としてのボールねじ軸７３、及び後側支持部７２に取り付けられ、前記ボールねじ軸７３と螺合させられる第２の変換要素としてのボールナット７４を備える。
【００１５】
また、前記可塑化移動装置５４は、ガイドユニットｆｒ２、該ガイドユニットｆｒ２に取り付けられ、可塑化移動用の駆動部としての可塑化移動用モータ７７、前記ガイドユニットｆｒ２の長手方向に沿って配設され、前側支持部７１及び後側支持部７２を案内するガイド７８、ガイドユニットｆｒ２に対して回転自在に配設され、可塑化移動用モータ７７を駆動することによって回転させられる第１の変換要素としてのボールねじ軸８１、該ボールねじ軸８１と螺合させられる第２の変換要素としてのボールナット８２、前記加熱シリンダ５６の後端に取り付けられたブラケット８３、前記ボールナット８２とブラケット８３との間に配設される付勢部材としてのスプリング８４等を備える。なお、前記ボールねじ軸８１及びボールナット８２によってボールねじ８６が構成され、該ボールねじ８６は、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換部として機能する。
【００１６】
また、前記型締装置５３は、成形機フレームｆｒ１に取り付けられた第１のプラテンとしての固定プラテン９１、ベースプレートとしてのトグルサポート９２、前記固定プラテン９１とトグルサポート９２との間に架設されたタイバー９３、固定プラテン９１と対向させて、かつ、タイバー９３に沿って進退自在に配設された第２のプラテンとしての可動プラテン９４、及び該可動プラテン９４とトグルサポート９２との間に配設されたトグル機構９５、型締用の駆動部としての型締用モータ９６、該型締用モータ９６を駆動することによって発生させられた回転をトグル機構９５に伝達するプーリ・ベルト式の回転伝達系（駆動要素としての駆動プーリ、従動要素としての従動プーリ、及び駆動プーリと従動プーリとの間に張設された伝動部材としてのタイミングベルトから成る。）９７、該回転伝達系９７と連結された運動方向変換部としてのボールねじ９８、該ボールねじ９８と連結されたクロスヘッド９９等を備える。そして、前記固定プラテン９１及び可動プラテン９４に、互いに対向させて固定金型１１及び可動金型１２がそれぞれ取り付けられる。
【００１７】
前記ボールねじ９８は、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換部として機能し、回転伝達系９７と連結された第１の変換要素としてのボールねじ軸１０１、及びクロスヘッド９９に取り付けられ、前記ボールねじ軸１０１と螺合させられる第２の変換要素としてのボールナット１０２を備える。
【００１８】
また、前記トグル機構９５は、クロスヘッド９９に対して揺動自在に支持されたトグルレバー１０５、トグルサポート９２に対して揺動自在に支持されたトグルレバー１０６、及び可動プラテン９４に対して揺動自在に支持されたトグルアーム１０７を備え、トグルレバー１０５、１０６間、及びトグルレバー１０６とトグルアーム１０７との間がそれぞれリンク結合される。
【００１９】
前記トグル機構９５は、図示されないサーボモータによってクロスヘッド９９をトグルサポート９２と可動プラテン９４との間で進退させることによって可動プラテン９４をタイバー９３に沿って進退させ、可動金型１２を固定金型１１に対して接離させて、型閉じ、型締め及び型開きを行う。
【００２０】
また、前記エジェクタ装置５５は、可動プラテン９４の後端面に配設され、可動プラテン９４に対して進退自在に配設されたクロスヘッド１１１、突出用の駆動部としての突出し用モータ１１２、前記クロスヘッド１１１に対して回転自在に配設された第１の変換要素としてのボールねじ軸１１３、前記クロスヘッド１１１に取り付けられ、前記ボールねじ軸１１３と螺合させられる第２の変換要素としてのボールナット１１４、前記突出し用モータ１１２を駆動することによって発生させられた回転をボールねじ軸１１３に伝達するプーリ・ベルト式の回転伝達系（駆動要素としての駆動プーリ、従動要素としての従動プーリ、及び駆動プーリと従動プーリとの間に張設された伝動部材としてのタイミングベルトから成る。）１１６、前記クロスヘッド１１１の進退に伴って進退させられる図示されないエジェクタロッド及びエジェクタピン等を備える。なお、前記ボールねじ軸１１３及びボールナット１１４によってボールねじ１１５が構成され、該ボールねじ１１５は、回転運動を直進運動に変換する運動方向変換部として機能する。
【００２１】
そして、前記型厚調整装置６０は、各タイバー９３の後端に形成されたねじ部と螺合させられ、トグル調整部材としての、かつ、型厚調整部材としての調整ナット１２１、トグル調整用の、かつ、型厚調整用の駆動部としての型厚モータ１２２、該型厚モータ１２２を駆動することによって発生させられた回転を各調整ナット１２１に伝達する伝動部材としてのタイミングベルト１２３等を備え、トグルサポート９２を固定プラテン９１に対して進退させて型厚調整を行う。
【００２２】
次に、射出成形機の動作について説明する。
【００２３】
まず、前記射出装置５１において、可塑化移動用モータ７７を駆動すると、該可塑化移動用モータ７７の回転はボールねじ軸８１に伝達され、ボールナット８２が進退させられる。そして、ボールナット８２の推力がスプリング８４を介してブラケット８３に伝達され、射出装置５１が進退させられる。
【００２４】
次に、計量工程において、計量用モータ６６を駆動すると、該計量用モータ６６の回転は、回転伝達系６５を介してスクリュー軸６１に伝達され、スクリュー５７が回転させられる。そして、ホッパ５９から供給された成形材料としての樹脂は、加熱シリンダ５６内において加熱されて溶融させられ、前方に移動して、スクリュー５７の前方に溜められる。これに伴って、スクリュー５７は、所定の位置まで後退させられる。
【００２５】
そして、射出工程において、射出ノズル５８を固定金型１１に押し付け、射出用モータ６９を駆動すると、該射出用モータ６９の回転は、回転伝達系６８を介してボールねじ軸７３に伝達され、ボールねじ軸７３が回転させられる。このとき、ロードセル７０はボールねじ軸７３の回転に伴って移動し、スクリュー５７を前進させるので、スクリュー５７の前方に溜っている樹脂は、射出ノズル５８から射出され、固定金型１１と可動金型１２との間に形成されたキャビティ空間に充填される。そのときの反力は、前記ロードセル７０によって受けられ、荷重として検出される。
【００２６】
次に、前記型締装置５３及びエジェクタ装置５５において、型締用モータ９６を駆動すると、該型締用モータ９６の回転は、回転伝達系９７を介してボールねじ軸１０１に伝達され、ボールナット１０２が進退させられ、クロスヘッド９９も進退させられる。そして、該クロスヘッド９９の前進に伴って、トグル機構９５が伸展させられ、可動プラテン９４が前進させられて型閉じが行われ、固定金型１１に可動金型１２が当接させられる。続いて、型締用モータ９６を更に駆動すると、トグル機構９５において型締力が発生させられ、該型締力で固定金型１１に可動金型１２が押し付けられ、固定金型１１と可動金型１２との間にキャビティ空間が形成される。また、クロスヘッド９９の後退に伴って、トグル機構９５が屈曲させられると、可動プラテン９４が後退させられ、型開きが行われる。
【００２７】
続いて、突出し用モータ１１２を駆動すると、該突出し用モータ１１２の回転は、回転伝達系１１６を介してボールねじ軸１１３に伝達され、クロスヘッド１１１が進退させられ、前記エジェクタロッドが進退させられる。そして、型開きが行われるのに伴って、更に突出し用モータ１１２を駆動してクロスヘッド１１１を前進させると、前記エジェクタピンが前進させられ、成形品が突き出される。
【００２８】
次に、前記型厚調整装置６０において、型厚モータ１２２を駆動すると、該型厚モータ１２２の回転は、タイミングベルト１２３を介して各調整ナット１２１に伝達され、該各調整ナット１２１は、回転させられるのに伴ってタイバー９３に対して進退させられ、トグルサポート９２を進退させる。その結果、型厚が調整されるとともに、トグル機構９５の基準位置が調整される。
【００２９】
次に、前記構成の射出成形機の制御回路について説明する。
【００３０】
図３は本発明の第１の実施の形態における射出成形機の制御回路を示すブロック図である。
【００３１】
図において、２０１は制御部、６６は計量用モータ、６９は射出用モータ、７７は可塑化移動用モータ、９６は型締用モータ、１１２は突出し用モータ、１２２は型厚モータであり、計量用モータ６６、射出用モータ６９、可塑化移動用モータ７７、型締用モータ９６、突出し用モータ１１２及び型厚モータ１２２に、それぞれ回転角度検出部としてのエンコーダ２１１〜２１６が配設され、該各エンコーダ２１１〜２１６によって回転角度が検出される。また、計量用モータ６６、射出用モータ６９、可塑化移動用モータ７７、型締用モータ９６、突出し用モータ１１２及び型厚モータ１２２に、それぞれ電流検出部としての電流センサ２２１〜２２６が配設され、該各電流センサ２２１〜２２６によって電流が検出される。なお、計量用モータ６６、射出用モータ６９、可塑化移動用モータ７７、型締用モータ９６、突出し用モータ１１２及び型厚モータ１２２の各モータによって、射出成形機の所定の箇所に設定された信号入力部が構成され、各モータのコイルに駆動用の電流が信号として入力される。
【００３２】
また、ｇｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）は所定の回転体を支持するベアリングに配設された歪検出部としての歪ゲージであり、該各歪ゲージｇｉは、各ベアリングに発生した歪みを検出する。そして、ｈ１〜ｈ４は、ボールねじ軸７３（図２）、８１、１０１、１１３に配設された歪検出部としての歪ゲージであり、該各歪ゲージｈ１〜ｈ４は、各ボールねじ軸７３、８１、１０１、１１３に発生したトルクを検出する。また、ｈ５〜ｈ８は、ボールナット７４、８２、１０２、１１４に配設された歪検出部としての歪ゲージであり、該各歪ゲージｈ５〜ｈ８は、各ボールナット７４、８２、１０２、１１４に発生した歪みを検出する。
【００３３】
そして、２３１はスクリュー５７とスクリュー軸６１とを連結する図示されないカップリングに配設された加速度検出部としての加速度センサであり、該加速度センサ２３１はカップリングの加速度を検出する。また、２３２は前記加熱シリンダ５６内の前端部に配設された圧力検出部としての樹脂圧センサであり、該樹脂圧センサ２３２は加熱シリンダ５６内の樹脂の圧力、すなわち、樹脂圧を検出する。さらに、ｈ１１はガイド７８に配設された歪検出部としての歪ゲージであり、各歪ゲージｈ１１はガイド７８の歪みを検出する。また、７０はロードセル、２３５は表示部、２３６は警報装置である。そして、２４１〜２４４はスクリュー軸６１及びボールねじ軸７３、１０１、１１３に臨ませて配設された回転速度検出部としての回転速度センサであり、該回転速度センサ２４１〜２４４は、スクリュー軸６１及びボールねじ軸７３、１０１、１１３の回転速度を検出する。
【００３４】
前記構成の射出成形機を運転するに当たり、計量用モータ６６、射出用モータ６９、可塑化移動用モータ７７、型締用モータ９６、突出し用モータ１１２及び型厚モータ１２２の各モータを駆動すると、スクリュー５７が回転させられたり、スクリュー５７、射出装置５１、可動プラテン９４、トグルサポート９２、エジェクタピン等が進退させられたりする。
【００３５】
そして、各モータ、例えば、射出用モータ６９を駆動すると、射出成形機の各種の箇所、例えば、ボールねじ７５におけるボールねじ軸７３とボールナット７４との間に摩擦力及び接触力が発生したり、シリンダ部分、筐体部分等の他の要素間にも摩擦力及び接触力が発生したりする。
【００３６】
したがって、射出成形機の所定の箇所において、状態が変化し、例えば、ボールねじ７５に損傷が発生すると、摩擦特性及び接触特性が変化し、前記摩擦力及び接触力における振動成分が変化する。
【００３７】
そこで、本実施の形態においては、前記摩擦特性及び接触特性の変化を検出し、摩擦特性及び接触特性の変化に基づいて射出成形機の状態を監視するようにしている。
【００３８】
図１は本発明の第１の実施の形態における状態監視装置の概念図、図４は本発明の第１の実施の形態における入力信号及び出力信号の波形図、図５は本発明の第１の実施の形態におけるボード線図位相曲線を示す図である。なお、図４において、横軸に時間を、縦軸に入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐを、図５において、横軸に周波数を、縦軸に位相差を採ってある。
【００３９】
この場合、あらかじめ選択された二つの部位に配設されたセンサ類が第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２として設定され、第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２間が機械的な接続、及び電気的な接続のうちの少なくとも一方の形態で互いに接続される。そして、第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２間には、機械的に又は電気的に第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２を接続する伝達経路Ｒｔが設定される。そして、前記第１の検出部Ｐ１によって検出された変量が第１の変量ｍ１とされ、第２の検出部Ｐ２によって検出された変量が第２の変量ｍ２とされ、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２に基づいて摩擦特性及び接触特性の変化が検出される。
【００４０】
前記第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２としては、所定のモータを駆動するのに伴ってセンサ出力が変化する任意のセンサ類を選択し、設定することができる。すなわち、エンコーダ２１１（図３）〜２１６、電流センサ２２１〜２２６、歪ゲージｇｉ、ｈ１〜ｈ８、ｈ１１、加速度センサ２３１、樹脂圧センサ２３２、ロードセル７０、回転速度センサ２４１〜２４４のうちの所定の二つのセンサ類を第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２として設定し、各エンコーダ２１１〜２１６によって検出される回転角度、電流センサ２２１〜２２６によって検出される電流、歪ゲージｇｉ、ｈ５〜ｈ８、ｈ１１によって検出される歪み量、歪ゲージｈ１〜ｈ４によって検出されるトルク、加速度センサ２３１によって検出される加速度、樹脂圧センサ２３２によって検出される樹脂圧、ロードセル７０によって検出される荷重、及び回転速度センサ２４１〜２４４によって検出される回転速度のうちの、第１の検出部Ｐ１によって検出される変量を第１の変量ｍ１として、第２の検出部Ｐ２によって検出される変量を第２の変量ｍ２として設定することができる。
【００４１】
ところで、射出成形機において状態を監視する箇所（以下「監視箇所」という。）、及び状態を監視する内容（以下「監視内容」という。）が決まると、監視箇所及び監視内容によっては、摩擦特性及び接触特性の変化が生じやすい変量と、生じにくい変量とが存在する。そこで、本実施の形態においては、監視箇所及び監視内容に応じて第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２を設定し、該第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２の変量を第１、第２の変量ｍ１、ｍ２として設定するようにしている。
【００４２】
すなわち、本実施の形態においては、計量用モータ６６の性能を監視する場合、電流センサ２２１が第１の検出部Ｐ１に、エンコーダ２１１が第２の検出部Ｐ２に、電流が第１の変量ｍ１に、回転角度が第２の変量ｍ２にされる。同様に、射出用モータ６９、可塑化移動用モータ７７、型締用モータ９６、突出し用モータ１１２及び型厚モータ１２２の性能を監視する場合、電流センサ２２２〜２２６が第１の検出部Ｐ１に、エンコーダ２１２〜２１６が第２の検出部Ｐ２に、電流が第１の変量ｍ１に、回転角度が第２の変量ｍ２にされる。
【００４３】
また、前記ベアリングの性能を監視する場合、前記各モータのうちの前記回転体を回転させるために駆動されているモータが特定される。そして、仮に、計量用モータ６６が駆動されていて、前記ベアリングに配設された歪ゲージがｇ１である場合、電流センサ２２１が第１の検出部Ｐ１に、歪ゲージｇ１が第２の検出部Ｐ２に、電流が第１の変量ｍ１に、歪み量が第２の変量ｍ２にされる。
【００４４】
また、ボールねじ軸７３、８１、１０１、１１３に発生したトルク伝達レベルを監視する場合、前記電流センサ２２２〜２２３が第１の検出部Ｐ１に、歪ゲージｈ１〜ｈ４が第２の検出部Ｐ２に、電流が第１の変量ｍ１に、歪み量が第２の変量ｍ２にされる。そして、ボールねじ７５、８６、９８、１１５に発生した摩耗を監視する場合、前記電流センサ２２２〜２２３が第１の検出部Ｐ１に、歪ゲージｈ５〜ｈ８が第２の検出部Ｐ２に、電流が第１の変量ｍ１に、歪み量が第２の変量ｍ２にされる。
【００４５】
また、加熱シリンダ５６内の樹脂の状態を監視する場合、加速度センサ２３１が第１の検出部Ｐ１に、樹脂圧センサ２３２が第２の検出部Ｐ２に、加速度が第１の変量ｍ１に、樹脂圧が第２の変量ｍ２にされる。そして、加熱シリンダ５６の状態を監視する場合、樹脂圧センサ２３２が第１の検出部Ｐ１に、歪ゲージｈ１１が第２の検出部Ｐ２に、樹脂圧が第１の変量ｍ１に、歪み量が第２の変量ｍ２にされる。さらに、ロードセル７０の検出値を監視する場合、歪ゲージｈ１１が第１の検出部Ｐ１に、ロードセル７０が第２の検出部Ｐ２に、歪み量が第１の変量ｍ１に、荷重が第２の変量ｍ２にされる。
【００４６】
また、回転伝達系６５、６８、９７、１１６の状態を監視する場合、エンコーダ２１１、２１２、２１４、２１５が第１の検出部Ｐ１に、回転速度センサ２４１〜２４４が第２の検出部Ｐ２に、回転角度が第１の変量ｍ１に、回転速度が第２の変量ｍ２にされる。そして、成形状態を監視する場合、電流センサ２２２が第１の検出部Ｐ１に、ロードセル７０が第２の検出部Ｐ２に、電流が第１の変量ｍ１に、荷重が第２の変量ｍ２にされる。
【００４７】
このようにして第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２及び第１、第２の変量ｍ１、ｍ２が設定されると、制御部２０１の図示されない振動変量取得処理手段（振動変量取得処理部）は、振動変量取得処理を行い、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を時系列に読み込み、取得する。第１、第２の変量ｍ１、ｍ２は、図４に示されるような、時系列データから成り、第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２間の伝達経路Ｒｔにおける入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐを構成する。
【００４８】
本実施の形態においては、加速度センサ２３１及び回転速度センサ２４１〜２４４以外のセンサ類を使用した場合、入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐは、振動成分の変位を表す第１、第２の変量ｍ１、ｍ２自体で構成されるが、回転速度センサ２４１〜２４４によって検出される回転速度のような、振動成分の速度を表す振動速度、又は加速度センサ２３１によって検出される加速度のような、振動成分の加速度を表す振動加速度を入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐにすることができる。
【００４９】
その場合、前記制御部２０１の図示されない振動速度算出処理手段（振動速度算出処理部）は、振動速度算出処理を行い、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を読み込み、微分することによって、振動速度を入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐとして算出し、取得する。又は、制御部２０１の図示されない振動加速度算出処理手段（振動加速度算出処理部）は、振動加速度算出処理を行い、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を読み込み、２回微分することによって、振動加速度を入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐとして算出し、取得する。
【００５０】
そして、前記制御部２０１の図示されない時間・周波数領域変換処理手段（時間・周波数領域変換処理部）は、時間・周波数領域変換処理を行い、図４の時系列データを時間領域から周波数領域に変換し、図５に示されるような、ボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２を得る。該ボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２は、伝達経路Ｒｔにおける伝達特性を表し、入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐをＦＦＴ、ＤＦＴ等の計算手法によってフーリエ変換することにより求めることができる。すなわち、入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐをそれぞれフーリエ変換し、各周波数ごとの入力信号ｉｐと出力信号ｏｐとの位相差を算出すると、ボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２で表されるような周波数と位相差との関係が得られる。
【００５１】
ところで、射出成形機を設置して運転を開始した初期動作時のように、射出成形機を正常に運転することができる場合の入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐに基づいて得られるボード線図位相曲線をＬ１とし、その後、運転を継続し、射出成形機の状態の監視を開始した後の入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐに基づいて得られるボード線図位相曲線をＬ２とすると、図５に示されるように、ボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２は乖離する。なお、前記ボード線図位相曲線Ｌ１は伝達特性の基準値を、前記ボード線図位相曲線Ｌ２は伝達特性の実績値を表す。
【００５２】
そこで、前記制御部２０１の図示されない伝達特性判定処理手段（伝達特性判定処理部）は、伝達特性判定処理を行い、ボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２を比較することによって伝達特性を判定し、周波数の変化に基づいてボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２の乖離量を算出し、乖離量が閾値より大きくなると、射出成形機に異常が発生したと判断する。
【００５３】
各ボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２において、ｆｐ１、ｆｐ２は、入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐをそれぞれフーリエ変換したときの、伝達関数がピーク値になる周波数、すなわち、ピーク値周波数である。したがって、例えば、周波数の変化をピーク値周波数ｆｐ１、ｆｐ２の変化量Δｆｐ
Δｆｐ＝ｆｐ２−ｆｐ１
で表すことができ、該変化量Δｆｐを前記乖離量とすることができる。その結果、前記伝達特性判定処理手段は、変化量Δｆｐが閾値Δｆｐｔｈより大きい場合、乖離量が閾値より大きいと判断し、射出成形機に異常が発生したと判断する。
【００５４】
そして、制御部２０１の図示されない報知処理手段（報知処理部）は、報知処理を行い、表示部２３５に異常が発生した旨の表示を行うとともに、警報装置２３６を作動させ、警報を鳴らし、操作者に異常が発生した旨を報知する。さらに、制御部２０１の図示されない停止処理手段（停止処理部）は、停止処理を行い、表示部２３５に異常が発生した場合に、射出成形機の運転を停止させることができる。
【００５５】
また、射出成形機の操作者に異常の発生を予告することができる。この場合、あらかじめ複数の閾値を設定し、変化量Δｆｐが各閾値のうちのレベルの低い閾値に達すると、制御部２０１の図示されない異常発生予告処理手段は、異常発生予告処理を行い、操作者に異常の発生を予告する。したがって、操作者は、損傷しそうな部品を損傷する前に把握することができるので、あらかじめ部品を備蓄しておくことができ、異常が発生したときに、生産工程に大きな影響を与えることなく、部品を交換することができる。
【００５６】
さらに、ＬＡＮ、電話回線、無線通信回線等の通信回線によって射出成形機と外部機器とを接続し、部品製造メーカ、射出成形機メーカ等の射出成形機の保守・管理に関わる人に異常が発生した旨を報知することができる。この場合も、生産工程に大きな影響を与えることなく、部品を交換することができる。
【００５７】
なお、周波数の変化をピーク値周波数ｆｐ１、ｆｐ２の変化率γｐ
γｐ＝ｆｐ２／ｆｐ１
で表すことができ、該変化率γｐを前記乖離量とすることができる。その場合、前記伝達特性判定処理手段は、変化率γｐが閾値γｐｔｈより大きい場合に、乖離量が閾値より大きいと判断し、射出成形機に異常が発生したと判断する。
【００５８】
本実施の形態においては、周波数の変化に基づいてボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２の乖離量を算出するようになっているが、位相差の変化に基づいてボード線図位相曲線Ｌ１、Ｌ２の乖離量を算出することもできる。
【００５９】
すなわち、ピーク値周波数ｆｐ１、ｆｐ２の間の所定の周波数ｆｕをあらかじめ設定し、該周波数ｆｕにおける位相差φ１、φ２の変化量Δφ
Δφ＝φ２−φ１
を算出し、変化量Δφが閾値Δφｔｈより大きい場合に、乖離量が閾値より大きいと判断し、射出成形機に異常が発生したと判断することができる。
【００６０】
また、前記周波数ｆｕにおける位相差φ１、φ２の変化率γφ
γφ＝φ２／φ１
を算出し、変化率γφが閾値γφｔｈより大きい場合、乖離量が閾値より大きいと判断し、射出成形機に異常が発生したと判断することができる。
【００６１】
本実施の形態においては、一つの周波数ｆｕにおける位相差φ１、φ２の変化量Δφを算出するようになっているが、二つ以上の周波数における位相差の変化量を加算し、加算された変化量が閾値より大きい場合に、乖離量が閾値より大きいと判断することができる。
【００６２】
このように、第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２における第１、第２の変量ｍ１、ｍ２に基づいて射出成形機の状態を監視するようになっているので、射出成形機ごとの機差があっても、各射出成形機ごとに使用状況が異なっても、射出成形機の状態を容易に、かつ、正確に監視することができる。
【００６３】
なお、本実施の形態においては、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２の振動成分が大きくなるタイミングで、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を読み込むのが好ましく、例えば、計量用モータ６６の駆動が開始され、計量が開始された直後、射出用モータ６９の駆動が開始され、射出が開始された直後、型締用モータ９６の駆動が開始され、型閉じ又は型開きが開始された直後に第１、第２の変量ｍ１、ｍ２が読み込まれる。
【００６４】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００６５】
図６は本発明の第２の実施の形態における周波数応答を示す波形図、図７は本発明の第２の実施の形態におけるボード線図ゲイン曲線を示す図である。なお、図６において、横軸に周波数を、縦軸に振幅を、図７において、横軸に周波数を、縦軸にゲインを採ってある。
【００６６】
この場合、まず、制御部２０１（図１）の前記振動変量取得処理手段は、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を時系列に読み込み、取得する。第１、第２の変量ｍ１、ｍ２は、図４に示されるような、時系列データから成り、第１、第２の検出部Ｐ１、Ｐ２間の伝達経路Ｒｔにおける入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐを構成する。
【００６７】
そして、前記時間・周波数領域変換処理手段は、図４の時系列データを時間領域から周波数領域に変換し、図６に示されるような、周波数応答曲線Ｌｉｐ、Ｌｏｐを得る。
【００６８】
該周波数応答曲線Ｌｉｐ、Ｌｏｐは、入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐをＦＦＴ、ＤＦＴ等の計算手法によってフーリエ変換することにより求めることができる。すなわち、入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐをそれぞれフーリエ変換し、各周波数ごとの入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐの振幅を算出すると、周波数応答曲線Ｌｉｐ、Ｌｏｐで表されるような周波数と振幅との関係が得られる。
【００６９】
続いて、前記制御部２０１の図示されない伝達関数算出処理手段（伝達関数算出処理部）は、伝達関数算出処理を行い、各周波数ごとに出力信号ｏｐの振幅を入力信号ｉｐの振幅で除算し、前記伝達経路Ｒｔのゲインを伝達関数として算出する。その結果、図７に示されるように、ボード線図ゲイン曲線Ｌ１１、Ｌ１２を得ることができる。該ボード線図位相曲線Ｌ１１、Ｌ１２は、伝達経路Ｒｔにおける伝達特性を表す。
【００７０】
ところで、前述されたように、射出成形機を正常に運転することができる場合の入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐに基づいて得られるボード線図ゲイン曲線をＬ１１とし、その後、運転を継続し、射出成形機の状態の監視を開始した後の入力信号ｉｐ及び出力信号ｏｐに基づいて得られるボード線図ゲイン曲線をＬ１２とすると、図７に示されるように、ボード線図位相曲線Ｌ１１、Ｌ１２は乖離する。
【００７１】
そこで、前記伝達特性判定処理手段は、ボード線図ゲイン曲線Ｌ１１、Ｌ１２を比較することによって伝達特性を判定し、周波数の変化に基づいてボード線図ゲイン曲線Ｌ１１、Ｌ１２の乖離量を算出し、乖離量が閾値より大きくなると、射出成形機に異常が発生したと判断する。
【００７２】
各ボード線図ゲイン曲線Ｌ１１、Ｌ１２において、ｆｐ１、ｆｐ２はピーク値周波数である。したがって、周波数の変化をピーク値周波数ｆｐ１、ｆｐ２の変化量Δｆｐ
Δｆｐ＝ｆｐ２−ｆｐ１
で表すことができ、該変化量Δｆｐを前記乖離量とすることができる。その結果、前記伝達特性判定処理手段は、変化量Δｆｐが閾値Δｆｐｔｈより大きい場合、乖離量が閾値より大きいと判断し、射出成形機に異常が発生したと判断する。
【００７３】
そして、前記報知処理手段は、表示部２３５（図３）に異常が発生した旨の表示を行うとともに、警報装置２３６を作動させ、警報を鳴らし、操作者に異常が発生した旨を報知する。
【００７４】
なお、周波数の変化をピーク値周波数ｆｐ１、ｆｐ２の変化率γｐ
γｐ＝ｆｐ２／ｆｐ１
で表すことができ、該変化率γｐを前記乖離量とすることができる。その場合、前記伝達特性判定処理手段は、変化率γｐが閾値γｐｔｈより大きい場合に、乖離量が閾値より大きいと判断し、射出成形機に異常が発生したと判断する。
【００７５】
本実施の形態においては、周波数の変化に基づいてボード線図ゲイン曲線Ｌ１１、Ｌ１２の乖離量を算出するようになっているが、ゲインの変化に基づいてボード線図ゲイン曲線Ｌ１１、Ｌ１２の乖離量を算出することもできる。
【００７６】
すなわち、ピーク値周波数ｆｐ１、ｆｐ２の間の、ピーク値周波数ｆｐ２の所定の周波数ｆｖをあらかじめ設定し、該周波数ｆｖにおけるゲインｇ１、ｇ２の変化量Δｇ
Δｇ＝ｇ２−ｇ１
を算出し、変化量Δｇが閾値Δｇｔｈより大きい場合に、乖離量が閾値より大きいと判断し、射出成形機に異常が発生したと判断することができる。
【００７７】
また、前記周波数ｆｖにおけるゲインｇ１、ｇ２の変化率γｇ
γｇ＝ｇ２／ｇ１
を算出し、変化率γｇが閾値γｇｔｈより大きい場合、乖離量が閾値より大きいと判断し、射出成形機に異常が発生したと判断することができる。
【００７８】
本実施の形態においては、一つの周波数ｆｖにおけるゲインｇ１、ｇ２の変化量Δｇを算出するようになっているが、二つ以上の周波数におけるゲインの変化量を加算し、加算された変化量が閾値より大きい場合に、乖離量が閾値より大きいと判断することができる。
【００７９】
また、伝達特性を周波数ごとのゲインで表すほかに、時間ごとのゲインで表すこともできる。この場合、各駆動部に入力される入力信号と、被駆動部から出力される出力信号との時間遅れ等が射出成形機に異常が発生したかどうかの判断の対象になる。
【００８０】
さらに、長い時間中における第１、第２の変量ｍ１、ｍ２の変動に基づいて射出成形機に異常が発生したかどうかを判断する場合は、成形ショットごとのゲインで伝達特性を表すことができる。
【００８１】
なお、前記各実施の形態において、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２の検出条件を一定にするために、初期動作時において、射出成形機をあらかじめ設定されたパターンで動作させ、そのときの時系列データを収集し、その後、あらかじめ設定された間隔ごとに、定期的に同じ動作を行い、同じパターンで射出成形機を運転し、その都度、時系列データを収集すると、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２の検出精度を高くすることができる。
【００８２】
また、初期動作時及び定期的に、射出成形機を複数回繰り返して動作させ、時系列データを複数回収集した後、平均化処理を行うと、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２の検出精度を一層高くすることができる。
【００８３】
なお、前記加速度センサ２３１及び回転速度センサ２４１〜２４４以外のセンサ類においては、振動成分の変位を表す第１、第２の変量ｍ１、ｍ２が発生させられるようになっているが、回転速度センサ２４１〜２４４のような、振動成分の速度を表す第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を発生させるセンサ類を使用したり、加速度センサ２３１のような、振動成分の加速度を表す第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を発生させるセンサ類を使用したりすることができる。
【００８４】
また、振動成分の変位を表す第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を発生させるセンサ類としては、圧電式、静電容量式、サーボ式、歪ゲージ式、レーザドップラー式、超音波式、レーザ干渉式、電磁誘導式、エンコーダ式等の変位計を使用することができる。振動成分の速度を表す第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を発生させるセンサ類としては、圧電式、静電容量式、サーボ式、歪ゲージ式、レーザドップラー式等の速度計を、振動成分の加速度を表す第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を発生させるセンサ類としては、圧電式、静電容量式、サーボ式、歪ゲージ式等の加速度計を使用することができる。
【００８５】
このように、第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を発生させるために、各種のセンサ類を使用することができる。そのために、機械的計測方法、電気的計測方法、磁気的計測方法、光学的計測方法、音波式計測方法等の各種の計測方法が使用される。
【００８６】
また、本実施の形態においては、駆動部を駆動した状態で第１、第２の変量ｍ１、ｍ２を発生させるようにしているが、射出成形機が停止している状態で、ハンマー等によって射出成形機の所定の箇所に衝撃を与えた際の、第１、第２の検出部により第１、第２の変量を発生させることができ、その場合、該第１、第２の変量に基づいて伝達特性を判定することができる。その結果、不要な外乱を最も少なくすることができるので、最も精度よく伝達特性を判定することができる。この場合、衝撃を与える箇所によって信号入力部が、衝撃によって信号が構成される。
【００８７】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第１の実施の形態における状態監視装置の概念図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における射出成形機の概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における射出成形機の制御回路を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における入力信号及び出力信号の波形図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるボード線図位相曲線を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における周波数応答を示す波形図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態におけるボード線図ゲイン曲線を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
６９ 射出用モータ
７７ 可塑化移動用モータ
９６ 型締用モータ
１１２ 突出し用モータ
１２２ 型厚モータ
２０１ 制御部
ｍ１、ｍ２ 第１、第２の変量
Ｐ１、Ｐ２ 第１、第２の検出部
Ｒｔ 伝達経路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）成形機を運転するために駆動される駆動部と、
（ｂ）該駆動部の駆動に伴い、第１の変量を検出する第１の検出部と、
（ｃ）前記駆動部の駆動に伴い、第２の変量を検出する第２の検出部と、
（ｄ）前記第１、第２の変量に基づいて、第１、第２の検出部間の伝達経路における伝達特性を判定する伝達特性判定処理手段とを有することを特徴とする成形機の状態監視装置。
【請求項２】
（ａ）成形機の所定の箇所にあらかじめ設定され、信号が入力される信号入力部と、
（ｂ）該信号入力部への信号の入力に伴い、第１の変量を検出する第１の検出部と、
（ｃ）前記信号入力部への信号の入力に伴い、第２の変量を検出する第２の検出部と、
（ｄ）前記第１、第２の変量に基づいて、第１、第２の検出部間の伝達経路における伝達特性を判定する伝達特性判定処理手段とを有することを特徴とする成形機の状態監視装置。
【請求項３】
前記第１、第２の検出部は、機械的な接続、及び電気的な接続のうちの少なくとも一方の形態で互いに接続される請求項１又は２に記載の成形機の状態監視装置。
【請求項４】
前記伝達特性は、周波数ごとの位相差で表される請求項１又は２に記載の成形機の状態監視装置。
【請求項５】
前記伝達特性は、周波数ごと、時間ごと、又は成形ショットごとのゲインで表される請求項１又は２に記載の成形機の状態監視装置。
【請求項６】
前記第１、第２の検出部は、機械的計測方法、電気的計測方法、磁気的計測方法、光学的計測方法及び音波式計測方法のうちの少なくとも一つの計測方法を使用することによって、前記第１、第２の変量を検出する請求項１又は２に記載の成形機の状態監視装置。
【請求項７】
前記伝達特性の基準値及び実績値に基づいて成形機に異常が発生したかどうかを判断する異常監視処理手段を有する請求項１又は２に記載の成形機の状態監視装置。
【請求項８】
あらかじめ設定された間隔ごとに同じ動作が行われることによって、前記伝達特性が判定される請求項１又は２に記載の成形機の状態監視装置。
【請求項９】
（ａ）成形機を運転するために駆動部を駆動し、
（ｂ）該駆動部の駆動に伴い、第１の変量を検出し、
（ｃ）前記駆動部の駆動に伴い、第２の変量を検出し、
（ｄ）前記第１、第２の変量に基づいて第１、第２の検出部間の伝達経路における伝達特性を判定することを特徴とする成形機の状態監視方法。
【請求項１】
（ａ）成形機を運転するために駆動される駆動部と、
（ｂ）該駆動部の駆動に伴い、第１の変量を検出する第１の検出部と、
（ｃ）前記駆動部の駆動に伴い、第２の変量を検出する第２の検出部と、
（ｄ）前記第１、第２の変量に基づいて、第１、第２の検出部間の伝達経路における伝達特性を判定する伝達特性判定処理手段とを有することを特徴とする成形機の状態監視装置。
【請求項２】
（ａ）成形機の所定の箇所にあらかじめ設定され、信号が入力される信号入力部と、
（ｂ）該信号入力部への信号の入力に伴い、第１の変量を検出する第１の検出部と、
（ｃ）前記信号入力部への信号の入力に伴い、第２の変量を検出する第２の検出部と、
（ｄ）前記第１、第２の変量に基づいて、第１、第２の検出部間の伝達経路における伝達特性を判定する伝達特性判定処理手段とを有することを特徴とする成形機の状態監視装置。
【請求項３】
前記第１、第２の検出部は、機械的な接続、及び電気的な接続のうちの少なくとも一方の形態で互いに接続される請求項１又は２に記載の成形機の状態監視装置。
【請求項４】
前記伝達特性は、周波数ごとの位相差で表される請求項１又は２に記載の成形機の状態監視装置。
【請求項５】
前記伝達特性は、周波数ごと、時間ごと、又は成形ショットごとのゲインで表される請求項１又は２に記載の成形機の状態監視装置。
【請求項６】
前記第１、第２の検出部は、機械的計測方法、電気的計測方法、磁気的計測方法、光学的計測方法及び音波式計測方法のうちの少なくとも一つの計測方法を使用することによって、前記第１、第２の変量を検出する請求項１又は２に記載の成形機の状態監視装置。
【請求項７】
前記伝達特性の基準値及び実績値に基づいて成形機に異常が発生したかどうかを判断する異常監視処理手段を有する請求項１又は２に記載の成形機の状態監視装置。
【請求項８】
あらかじめ設定された間隔ごとに同じ動作が行われることによって、前記伝達特性が判定される請求項１又は２に記載の成形機の状態監視装置。
【請求項９】
（ａ）成形機を運転するために駆動部を駆動し、
（ｂ）該駆動部の駆動に伴い、第１の変量を検出し、
（ｃ）前記駆動部の駆動に伴い、第２の変量を検出し、
（ｄ）前記第１、第２の変量に基づいて第１、第２の検出部間の伝達経路における伝達特性を判定することを特徴とする成形機の状態監視方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２７２５６０（Ｐ２００６−２７２５６０Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９０５１３（Ｐ２００５−９０５１３）
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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