JP2011148124A - 動力伝達機構の異常検出手段を備えた射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータなどによって駆動され回転運動を直線移動に変換する複数の駆動装置を有する動力伝達機構に発生する異常検出を、ひずみセンサを用いることによって行うことが可能な射出成形機を提供する。
【解決手段】回転運動を直線移動に変換する複数の駆動装置であるボールネジ１４ａ，１４ｂを駆動するエジェクタ用サーボモータ１０と、ボールネジ１４ａ，１４ｂの支持部材であるベアリングハウジング１６ａ，１６ｂに取り付けられたひずみセンサ１７ａ，１７ｂと、同時刻に前記それぞれの支持部材に取り付けられたひずみセンサで検出されたひずみ量を読み取り、ベアリングハウジング１６ａ，１６ｂに取り付けられたひずみセンサ１７ａ，１７ｂで検出されたひずみ量の差の絶対値があらかじめ設定した設定値より大きいか否かを判別し、異常信号を出力する制御装置２０と、制御装置２０からの異常信号により警報を発生する警報装置２２とを備えた射出成形機。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形機に関し、特に動力伝達機構の異常検出手段を備えた射出成形機に関する。

モータなどを駆動源として射出成形する射出成形機は、モータの回転運動を直線移動に変換するボールネジなどの駆動装置を複数個持つ動力伝達機構を備えている場合がある。この場合、１個のモータの軸に結合された駆動プーリと、平行に支持された複数個のボールネジの各々に結合された従動プーリとを伝動ベルトによって連結した駆動機構において、従動プーリの一つでベルトの歯飛びが起こった場合に、各ボールネジにかかる負荷に差が生じ、負荷の大きくなったボールネジの寿命が低下する問題がある。

上述した問題を解決するため、例えば特許文献１には、モータに流れる電流を監視し、該モータに流れる電流の電流値が監視基準値の範囲を超えた場合に警報を出力する技術が開示されている。

また、特許文献２には、圧縮力を検出するロードセルのためのスペースを必要としないようにノックアウトバーに検出用環状溝を設け、該溝部にひずみゲージを貼り付け、負荷を測定する技術が開示されている。

特公平７−８０２３０号公報 特開平６−１１４９００号公報

従来技術で説明した特許文献１に開示された技術を、ボールネジが複数の場合に適用した場合、複数個のボールネジの各々にかかる負荷に差が生じても合計した負荷が変化しなければ、モータに流れる電流値から異常を検出することはできない。

特許文献２に開示された技術では、測定のためのひずみゲージを貼り付ける箇所がエジェクトピン基部を中心とした環状の溝であるため、動力伝達機構に備わった駆動装置にかかる負荷のバラツキを測定することはできない。

そこで本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、モータなどの駆動源によって駆動され回転運動を直線移動に変換する複数の駆動装置を有する動力伝達機構に発生する異常を、ひずみセンサを用いることによって行うことが可能な射出成形機を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、
回転運動を直線移動に変換する複数の駆動装置を有する動力伝達機構と、前記駆動装置を駆動するモータと、を備えた射出成形機において、
前記駆動装置のそれぞれの支持部材に取り付けられたひずみセンサと、
同時刻に前記それぞれの支持部材に取り付けられたひずみセンサで検出されたひずみ量を読み取る手段と、
前記それぞれの支持部材に取り付けられたひずみセンサのうちの異なる２つのひずみセンサを１組とし該２つのひずみセンサで検出されたひずみ量の差の絶対値があらかじめ設定した設定値より大きいか否かを判別する手段と、
前記判別する手段により前記差の絶対値があらかじめ設定した設定値より大きいと判別された場合に、前記動力伝達機構に異常が発生したことを知らせる異常信号を出力する異常信号出力手段と、
を備えたことを特徴とする動力伝達機構の異常検出機能を備えた射出成形機である。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、モータなどの駆動源によって駆動され回転運動を直線移動に変換する複数の駆動装置を有する動力伝達機構に発生する異常を、ひずみセンサを用いることによって行うことが可能な射出成形機を提供できる。

本発明の一実施形態を説明する図である。 本発明の一実施形態における成形品突き出し時に加わる力を示す図である。 本発明の一実施形態における異常検出処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を説明する図である。図１では、エジェクト機構における動力伝達機構の異常検出機能を備えた射出成形機の要部を示している。射出成形機は、樹脂を金型内に射出するための射出部，金型を型締するための型締部，射出成形機の全体を制御する制御装置と、を備えている。以下の説明では、型締部をもとに本発明の実施形態を説明する。なお、射出成形機の全体を制御する制御装置は、従来公知の装置と同様に、プロセッサ、メモリ、表示装置、信号の入力装置を備えている。

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おり、可動プラテン３がタイバー４に沿って移動可能に設置されている。固定プラテン１に固定側金型５ａが、可動プラテン３に可動側金型５ｂが、それぞれ取り付けられている。リアプラテン２には型開閉機構７が設置され型開閉機構７はトグル機構８を介して可動プラテン３を駆動し固定側金型５ａ，可動側金型５ｂの開閉と型締を行う。

また、可動プラテン３には成形品突き出しを行うエジェクタ機構６が設置されている。エジェクタ機構６の成形品突き出し動作を次に説明する。エジェクタ用サーボモータ１０に結合された駆動プーリ１１と２本のボールネジ１４ａ，１４ｂに結合された２個の従動プーリ１２ａ，１２ｂに歯付きベルト１３が掛けられており、ボールネジ１４ａ，１４ｂの軸はベアリングハウジング１６ａ，１６ｂを介して可動プラテン３に回転自在に固定されている。

ボールネジ１４ａ，１４ｂのナットはノックアウトバー１５というプレートに結合されており、ノックアウトバー１５にはエジェクタピン１８が何本か取り付けられている。エジェクタ用サーボモータ１０が回転すると、駆動プーリ１１が回転し、駆動プーリ１１に掛けられた歯付きベルト１３が回転し、歯付きベルト１３の回転によって、従動プーリ１２ａ，１２ｂを回転させる。従動プーリ１２ａ，１２ｂの回転によってボールネジ１４ａ，１４ｂが回転し、ナットに結合されたノックアウトバー１５は軸方向に前後進する。ノックアウトバー１５に取り付けられたエジェクタピン１８が軸方向に前後進し、可動側金型５ｂ内のエジェクタプレート１９を前後進させ、エジェクタプレート１９に取り付けられたピンが成形品を付き出す。

成形品を突き出す際にエジェクタピン１８は成形品より反力を受ける。エジェクタピン１８が受けた荷重はノックアウトバー１５、ボールネジ１４ａ，１４ｂを介してベアリングハウジング１６ａ，１６ｂに伝わる。この際、ベアリングハウジング１６ａ，１６ｂは荷重に比例したひずみを生じる。

機械の組立の際に２つのボールネジ１４ａ，１４ｂにかかる荷重が均等となるように、ノックアウトバー１５と可動プラテン３の金型面とが平行になるよう調整してあるため、ベアリングハウジング１６ａ，１６ｂのひずみは均等になっている。ところが、一方のボールネジで歯付きベルトの歯とび等の異常があった際は、ノックアウトバー１５と可動プラテン３の金型面との平行が崩れる。

すると、図２に示すように、成形品を突き出す際の反力Ｆの他に、傾いたノックアウトバー１５が平行に戻されようとするモーメントＭによる反力Ｆ_Mが加わり、２本のボールネジ１４ａ，１４ｂにかかる荷重が均等ではなくなる。そのため、ベアリングハウジング１６ａ，１６ｂのひずみも均等ではなくなる。

各々のベアリングハウジング１６にはひずみセンサ１７が設置されており、ベアリングハウジング１６のひずみは電気信号に変換されて制御装置２０に送信される。ひずみセンサ１７は例えば直接ベアリングハウジング１６に貼り付けられたひずみゲージでもよい。

制御装置２０は２つのひずみセンサ１７から送信されたひずみの値を読み取り、２つのひずみセンサ１７で検出した２つのひずみの検出値の差の絶対値を計算する。制御装置２０は、計算して求めた検出値の差の絶対値が、入力装置２１によりあらかじめ設定した設定値を超えた場合には異常検出信号を発信する。制御装置２０が発信した異常信号は、アラームランプ等の警報装置２２が受け取り、ランプ点灯などにより作業者に異常を知らせたり、制御装置２０の内部で受け取られ、制御装置２０が制御している機械を強制停止する処理を行うのに使用されたりする。

上述した本発明の実施形態では、射出成形機に備わったエジェクタ機構のボールネジ１４の場合を説明したが、型締軸や射出軸のボールネジであっても同様に本発明を適用することができる。また、本発明の実施形態では、モータとボールネジをプーリ，ベルトによって連結しているが、チェーンとスプロケットによる連結やギアによる連結にも適用できる。また、ボールネジの本数は３本以上の場合にも本発明を適用できる。

図３は、所定周期毎に実行される本発明の一実施形態における異常検出処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。このフローチャートは、ボールネジなどの回転運動を直線移動に変換する駆動装置の本数がｎ本（ｎは２以上の整数）の場合のアルゴリズムである。そして、このフローチャートは射出成形機のエジェクタ動作時に所定の周期ごとに行う処理を示している。なお、前記各駆動装置にはひずみセンサが１個ずつ配設され、あらかじめ制御装置内に記憶されているとする。以下、各ステップにしたがって説明する。
●［ステップＳＡ１００］ひずみセンサで検出したひずみ値ε１，ε２，ε３，・・・，εｎを読み取り、記憶する。
●［ステップＳＡ１０１］ｉを１にする。
●［ステップＳＡ１０２］ｊの値を、ｉに１を加算した値にする。
●［ステップＳＡ１０３］｜εｉ―εｊ｜は設定値より大きいか否か判断し、設定値より大きい場合にはステップＳＡ１０８へ移行し、大きくない場合にはステップＳＡ１０４へ移行する。
●［ステップＳＡ１０４］ｊの値を、ｊに１を加算した値にする。
●［ステップＳＡ１０５］ｊはｎより大きいか否か判断し、ｎより大きい場合にはステップＳＡ１０６へ移行し、ｎより大きくない場合にはステップＳＡ１０３へ戻る。
●［ステップＳＡ１０６］ｉの値を、ｉに１を加算した値にする。
●［ステップＳＡ１０７］ｉは、ｎ−１より大きいか否か判断し、ｎ−１より大きい場合にはステップＳＡ１０９へ移行し、ｎ−１より大きくない場合にはステップＳＡ１０２へ戻る。
●［ステップＳＡ１０８］ステップＳＡ１０３で、｜εｉ―εｊ｜は設定値より大きいと判断された場合、複数の駆動装置間に負荷の差が生じていることを意味する。この場合のひずみセンサを示すｉとｊとの組をメモリに記憶し、ステップＳＡ１０４へ移行する。
●［ステップＳＡ１０９］記憶したｉ，ｊの組はあるか否かを判断し、ある場合にはステップＳＡ１１０に移行し、駆動機構に異常が発生したことを通知する異常出力を出力し、終了する。

上述したフローチャートでは、｜εｉ―εｊ｜は設定値より大きいと判断された場合、その場合のｉとｊとの組を記憶していることから、いずれの組み合わせの駆動装置に異常が発生したかを、記憶したｉとｊとを用いることで、特定することが可能である。なお、射出成形機の動力伝達機構に異常が発生したか否かのみを検知する場合には、ｉとｊとの組を記憶することなく、異常出力を行うようにしてもよい。またｎ個の中から最大値と最小値を見つけて、最大値−最小値が設定値より大きい場合に異常出力を行うようにしてもよい。

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
５ａ 固定側金型
５ｂ 可動側金型
６ エジェクタ機構
７ 型開閉機構
８ トグル機構
９ 型厚調整機構
１０ エジェクタ用サーボモータ
１１ 駆動プーリ
１２ａ，１２ｂ 従動プーリ
１３ 歯付きベルト
１４ａ，１４ｂ ボールネジ
１５ ノックアウトバー
１６ａ，１６ｂ ベアリングハウジング
１７ａ，１７ｂ ひずみセンサ
１８ エジェクタピン
１９ エジェクタプレート
２０ 制御装置
２１ 入力装置
２２ 警報装置

Claims (1)

1. 回転運動を直線移動に変換する複数の駆動装置を有する動力伝達機構と、前記駆動装置を駆動するモータと、を備えた射出成形機において、
   前記駆動装置のそれぞれの支持部材に取り付けられたひずみセンサと、
   同時刻に前記それぞれの支持部材に取り付けられたひずみセンサで検出されたひずみ量を読み取る手段と、
   前記それぞれの支持部材に取り付けられたひずみセンサのうちの異なる２つのひずみセンサを１組とし該２つのひずみセンサで検出されたひずみ量の差の絶対値があらかじめ設定した設定値より大きいか否かを判別する手段と、
   前記判別する手段により前記差の絶対値があらかじめ設定した設定値より大きいと判別された場合に、前記動力伝達機構に異常が発生したことを知らせる異常信号を出力する異常信号出力手段と、
   を備えたことを特徴とする動力伝達機構の異常検出機能を備えた射出成形機。

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