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KR102727816B1 - Motion controller and molding machine - Google Patents

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KR102727816B1
KR102727816B1 KR1020217020397A KR20217020397A KR102727816B1 KR 102727816 B1 KR102727816 B1 KR 102727816B1 KR 1020217020397 A KR1020217020397 A KR 1020217020397A KR 20217020397 A KR20217020397 A KR 20217020397A KR 102727816 B1 KR102727816 B1 KR 102727816B1
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South Korea
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motion controller
data
motion
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motor
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아츠시 가토
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

모션컨트롤러(201)는, 사출성형기(1)의 장치본체(10)의 동작을 제어하는 것이며, 장치본체(10)에 설치한 센서(140)에 의하여 계측된 데이터를 수집하는 데이터수집시스템(243)과, 데이터수집시스템(243)에 의하여 수집된 계측데이터, 및, 장치본체(10)의 동작제어에 이용하는 제어정보에 근거하여, 장치본체(10)의 이상을 검지하는 이상검지시스템(244)을 구비한다.The motion controller (201) controls the operation of the main body (10) of the injection molding machine (1), and is equipped with a data collection system (243) that collects data measured by a sensor (140) installed in the main body (10), and an abnormality detection system (244) that detects an abnormality in the main body (10) based on the measurement data collected by the data collection system (243) and control information used for controlling the operation of the main body (10).

Description

모션컨트롤러 및 성형기Motion controller and molding machine

본 발명은, 모션컨트롤러 및 성형기에 관한 것이다.The present invention relates to a motion controller and a molding machine.

종래, 예를 들면 성형기 등의 기계장치의 거동을 센싱하여, 기계장치의 이상을 검지하거나 고장을 예측하거나 하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조).Conventionally, a technology has been known for sensing the behavior of mechanical devices such as molding machines to detect abnormalities in the devices or predict failures (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

예를 들면 도 10에 나타내는 바와 같이, 모터구동되는 구동부를 구비하는 기계장치에서는, 가속도센서를 장착하여, 이 가속도센서로 검출한 진동을 감시하는 경우가 있다. 구동부를 구동하는 모터는, 모션컨트롤러에 의하여 모터드라이버를 통하여 제어된다.For example, as shown in Fig. 10, in a machine device having a motor-driven driving unit, an acceleration sensor is installed and vibration detected by the acceleration sensor is monitored. The motor driving the driving unit is controlled by a motion controller through a motor driver.

가속도센서에 의하여 계측된 진동데이터는, 회전계로 검출한 회전수를 이용하여 FFT(Fast Fourier transform)애널라이저로 주파수해석 등이 이루어진다. 그리고, 이 해석결과에 근거하여, PC 등의 연산장치나 인간이, 기계장치에 이상이 발생하고 있는지 아닌지를 판정한다.Vibration data measured by an acceleration sensor is analyzed for frequency using an FFT (Fast Fourier transform) analyzer using the rotation number detected by a tachometer. Then, based on the analysis results, a computing device such as a PC or a human determines whether or not there is an abnormality in the machine device.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 평5-157662호Patent Document 1: Japanese Patent Publication No. Hei 5-157662 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2018-91033호Patent Document 2: Japanese Patent Publication No. 2018-91033

그러나, 상기 종래의 기술에서는, FFT애널라이저나 회전계 등의 계측전용의 기기가 필요해지기 때문에, 이 기기의 설정이나 기기 간의 배선작업 등도 포함하여, 매우 번거롭다는 문제가 있었다.However, in the above conventional technology, since a dedicated measurement device such as an FFT analyzer or a rotation meter is required, there was a problem in that it was very cumbersome, including the setting of the device and the wiring work between the devices.

본 발명은, 모션컨트롤러에 의하여 동작제어되는 기계장치의 이상검지를 간편하게 행할 수 있는 모션컨트롤러 및 성형기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a motion controller and a molding machine capable of easily detecting abnormalities in a mechanical device whose operation is controlled by a motion controller.

본 발명은, 기계장치의 동작을 제어하는 모션컨트롤러로서,The present invention is a motion controller that controls the operation of a mechanical device,

상기 기계장치에 설치한 외부센서에 의하여 계측된 데이터를 수집하는 데이터수집부와,A data collection unit that collects data measured by an external sensor installed in the above-mentioned machine device,

상기 데이터수집부에 의하여 수집된 계측데이터, 및, 상기 기계장치의 동작제어에 이용하는 제어정보에 근거하여, 상기 기계장치의 이상을 검지하는 이상검지부를 구비하는 구성으로 했다.The present invention comprises an abnormality detection unit that detects an abnormality in the mechanical device based on measurement data collected by the data collection unit and control information used to control the operation of the mechanical device.

또, 본 발명은,In addition, the present invention,

성형재료를 사출하는 사출장치와, 성형재료가 충전되는 금형장치를 움직이는 형체장치를 갖는 장치본체와,A device body having an injection device that injects a molding material and a molding device that moves a mold device into which the molding material is filled,

상기 사출장치 및 상기 형체장치를 구동하는 각 모터의 동작을 제어하는 모션컨트롤러를 구비하는 성형장치로서,A molding device having a motion controller that controls the operation of each motor driving the injection device and the molding device,

상기 모션컨트롤러는,The above motion controller,

상기 장치본체에 설치한 외부센서에 의하여 계측된 데이터를 수집하는 데이터수집부와,A data collection unit that collects data measured by an external sensor installed in the above device body,

상기 데이터수집부에 의하여 수집된 계측데이터, 및, 상기 장치본체의 동작제어에 이용하는 제어정보에 근거하여, 상기 장치본체의 이상을 검지하는 이상검지부를 구비하는 구성으로 했다.The device is configured to have an abnormality detection unit that detects an abnormality in the device body based on measurement data collected by the data collection unit and control information used to control the operation of the device body.

본 발명에 의하면, 모션컨트롤러에 의하여 동작제어되는 기계장치의 이상검지를 간편하게 행할 수 있는 모션컨트롤러 및 성형기를 제공할 수 있다.According to the present invention, a motion controller and a molding machine capable of easily detecting abnormalities in a mechanical device whose operation is controlled by a motion controller can be provided.

도 1은 실시형태에 있어서의 사출성형기를 나타내는 도이다.
도 2는 도 1의 사출성형기가 구비하는 제어유닛의 전체구성을 나타내는 도이다.
도 3은 실시형태에 있어서의 모션컨트롤러의 제어구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 실시형태에 있어서의 모션컨트롤러에서의 이상검지처리의 흐름을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 이상검지내용을 간편하게 설정할 수 있는 간이모드의 설정화면예를 나타내는 도이다.
도 6은 이상검지내용을 상세하게 설정할 수 있는 상세모드의 설정화면예를 나타내는 도이다.
도 7a는 이상검지처리에 있어서의 진동데이터의 처리예를 나타내는 도이다.
도 7b는 이상검지처리에 있어서의 진동데이터의 처리예를 나타내는 도이다.
도 7c는 이상검지처리에 있어서의 진동데이터의 처리예를 나타내는 도이다.
도 7d는 이상검지처리에 있어서의 진동데이터의 처리예를 나타내는 도이다.
도 8은 사출성형기의 작동사이클에 있어서의 운전음의 발생을 나타내는 타임차트이다.
도 9는 실시형태에 있어서의 모션컨트롤러의 변형예의 제어구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 기계장치의 이상을 검지하기 위한 종래의 구성을 나타내는 블록도이다.
Fig. 1 is a diagram showing an injection molding machine according to an embodiment.
Figure 2 is a diagram showing the overall configuration of a control unit equipped with the injection molding machine of Figure 1.
Figure 3 is a block diagram showing the control configuration of a motion controller in an embodiment.
Figure 4 is a block diagram for explaining the flow of abnormality detection processing in a motion controller in an embodiment.
Figure 5 is a diagram showing an example of a setting screen of a simple mode that allows for easy setting of abnormality detection contents.
Figure 6 is a diagram showing an example of a setting screen of a detailed mode in which the abnormality detection contents can be set in detail.
Figure 7a is a diagram showing an example of processing vibration data in anomaly detection processing.
Figure 7b is a diagram showing an example of processing vibration data in anomaly detection processing.
Figure 7c is a diagram showing an example of processing vibration data in anomaly detection processing.
Figure 7d is a diagram showing an example of processing vibration data in anomaly detection processing.
Figure 8 is a time chart showing the occurrence of operating noise in the operating cycle of an injection molding machine.
Fig. 9 is a block diagram showing the control configuration of a modified example of a motion controller in the embodiment.
Figure 10 is a block diagram showing a conventional configuration for detecting an abnormality in a mechanical device.

이하, 본 발명에 관한 모션컨트롤러를 사출성형기의 제어에 적용한 경우의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an embodiment in which the motion controller according to the present invention is applied to the control of an injection molding machine will be described in detail with reference to the drawings.

[사출성형기의 전체구성][Overall configuration of injection molding machine]

도 1은, 본 실시형태에 있어서의 사출성형기(1)를 나타내는 도이다.Fig. 1 is a diagram showing an injection molding machine (1) according to the present embodiment.

이 도면에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 사출성형기(1)는, 당해 사출성형기(1)의 장치본체(10)와, 장치본체(10)를 제어하기 위한 제어유닛(200)을 구비하고 있다. 다만, 도 1에서는, 제어유닛(200)의 개략구성을 나타내고 있다.As shown in this drawing, the injection molding machine (1) in the present embodiment is equipped with a main body (10) of the injection molding machine (1) and a control unit (200) for controlling the main body (10). However, Fig. 1 shows a schematic configuration of the control unit (200).

장치본체(10)는, 성형재료를 용해 및 사출하는 사출장치(11)와, 사출장치(11)를 반송하는 가소화이동장치(20)와, 성형재료가 충전되는 금형장치(43)를 움직이는 형체(型締)장치(12)와, 고화된 성형품을 금형장치(43)로부터 밀어내는 이젝터장치(71)를 구비하고 있다.The device body (10) is equipped with an injection device (11) that melts and injects a molding material, a plasticizing moving device (20) that returns the injection device (11), a molding device (12) that moves a molding device (43) into which the molding material is filled, and an ejector device (71) that pushes a solidified molded product out of the molding device (43).

금형장치(43)는, 고정플래튼(51)에 지지되는 고정금형(44)과, 가동플래튼(54)에 지지되는 가동금형(45)을 포함한다. 형체장치(12)는, 삼상(三相)모터인 형체용모터(57)를 갖고, 형체용모터(57)가 구동됨으로써, 가동금형(45)을 지지한 가동플래튼(54)이 움직여 금형장치(43)의 개폐와 형체가 행해진다. 사출장치(11)는, 삼상모터인 사출용모터(86)를 갖고, 사출용모터(86)의 구동에 의하여 스크루(26)가 병진(竝進)이동하여 가열실린더(15)로부터 성형재료가 사출된다. 또, 사출장치(11)는, 삼상모터인 계량용모터(83)를 갖고, 계량용모터(83)의 구동에 의하여 스크루(26)가 회전하여 호퍼(17)로부터 가열실린더(15)에 성형재료가 공급된다. 가소화이동장치(20)는, 삼상모터인 가소화이동용모터(22)를 갖고, 가소화이동용모터(22)의 구동에 의하여 가동부가 동작한다. 이젝터장치(71)는, 삼상모터인 이젝트용모터(72)를 갖고, 이젝트용모터(72)의 구동에 의하여 가동부가 동작한다.The mold device (43) includes a fixed mold (44) supported on a fixed platen (51) and a movable mold (45) supported on a movable platen (54). The mold device (12) has a mold motor (57) which is a three-phase motor, and when the mold motor (57) is driven, the movable platen (54) supporting the movable mold (45) moves, thereby performing opening and closing and molding of the mold device (43). The injection device (11) has an injection motor (86) which is a three-phase motor, and when the injection motor (86) is driven, the screw (26) moves in translation, and the molding material is injected from the heating cylinder (15). In addition, the injection device (11) has a three-phase motor, a metering motor (83), and the screw (26) rotates by driving the metering motor (83), thereby supplying the molding material from the hopper (17) to the heating cylinder (15). The plasticizing moving device (20) has a three-phase motor, a plasticizing moving motor (22), and the movable part moves by driving the plasticizing moving motor (22). The ejector device (71) has a three-phase motor, an ejection motor (72), and the movable part moves by driving the ejection motor (72).

다만, 이하에서는, 형체용모터(57), 사출용모터(86), 계량용모터(83), 가소화이동용모터(22), 이젝트용모터(72)를, 제1 모터(110A)~제n 모터(110X)로 기재한다.However, below, the motor for forming (57), the motor for injection (86), the motor for metering (83), the motor for plasticizing movement (22), and the motor for ejection (72) are referred to as the first motor (110A) to the nth motor (110X).

[제어유닛의 구성][Control unit configuration]

제어유닛(200)은, 모션컨트롤러(201)와, 복수의 모터드라이버(100A~100X)를 구비하고 있다.The control unit (200) is equipped with a motion controller (201) and multiple motor drivers (100A to 100X).

모션컨트롤러(201)는, 사출성형기(1)(장치본체(10))의 동작을 제어하는 것이다. 구체적으로, 모션컨트롤러(201)는, 소정의 제어프로그램에 따라 사출성형기(1)의 복수의 모터드라이버(100A~100X)에 모션지령(구체적으로는 속도지령)을 출력한다. 모션지령이란, 사출성형기(1)(장치본체(10))의 동작을 제어하기 위한 제어지령이며, 사출이나 형체 등의 각 공정의 순번이나 작업시간과 같은, 사출성형기(1)의 일련의 동작의 정보를 포함하는 것이다. 모션컨트롤러(201)의 상세한 제어구성에 대해서는 후술한다.The motion controller (201) controls the operation of the injection molding machine (1) (device body (10)). Specifically, the motion controller (201) outputs motion commands (specifically, speed commands) to a plurality of motor drivers (100A to 100X) of the injection molding machine (1) according to a predetermined control program. The motion commands are control commands for controlling the operation of the injection molding machine (1) (device body (10)), and include information on a series of operations of the injection molding machine (1), such as the order or working time of each process, such as injection or molding. The detailed control configuration of the motion controller (201) will be described later.

복수의 모터드라이버(100A~100X)는, 모션컨트롤러(201)로부터의 모션지령에 근거하여, 제1 모터(110A)~제n 모터(110X)의 각각에 전력을 출력하고, 이들 각 모터를 구동한다. 또, 모터드라이버(100A~100X)는, 각 모터의 위치·속도응답의 정보를, 제1 모터(110A)~제n 모터(110X)의 위치를 검출하는 인코더(120A~120X)(도 2 참조)로부터 취득하고, 모션컨트롤러(201)에 출력한다.A plurality of motor drivers (100A to 100X) output power to each of the first motor (110A) to the n-th motor (110X) based on motion commands from the motion controller (201) and drive each of these motors. In addition, the motor drivers (100A to 100X) acquire information on the position and speed response of each motor from an encoder (120A to 120X) (see Fig. 2) that detects the positions of the first motor (110A) to the n-th motor (110X) and outputs the information to the motion controller (201).

이들에 의하여, 사출성형기(1)의 각부(各部)가 연계하여 동작하고, 소정의 성형처리가 실행된다.By these, each part of the injection molding machine (1) operates in conjunction with each other, and a predetermined molding process is performed.

다만, 도 1에서는, 모션컨트롤러(201)가 모터드라이버(100A~100X)를 시리얼제어하는 상태를 나타내고 있지만, 모션컨트롤러(201)가 모터드라이버(100A~100X)와 개별적으로 통신하는 패럴렐제어를 행하는 것으로 해도 된다.However, in Fig. 1, the state in which the motion controller (201) performs serial control of the motor driver (100A to 100X) is shown, but the motion controller (201) may perform parallel control in which it individually communicates with the motor driver (100A to 100X).

또, 제어유닛(200)은, 장치본체(10)의 이상을 검지하기 위한 구성을 구비하고 있다.In addition, the control unit (200) is equipped with a configuration for detecting an abnormality in the device body (10).

도 2는, 제어유닛(200)의 전체구성을 나타내는 도이다.Figure 2 is a diagram showing the overall configuration of the control unit (200).

이 도면에 나타내는 바와 같이, 제어유닛(200)에는, 모션컨트롤러(201) 및 복수의 모터드라이버(100A~100X) 외에, 복수의 외부센서(140)와, HMI(Human Machine Interface)(160)가 마련되어 있다.As shown in this drawing, the control unit (200) is provided with a motion controller (201) and a plurality of motor drivers (100A to 100X), as well as a plurality of external sensors (140) and an HMI (Human Machine Interface) (160).

복수의 외부센서(140)는, 장치본체(10)의 각부의 정보(물리량)를 계측·검출하는 센서이며, 동작제어용으로 사출성형기(1)에 내장된 센서(인코더(120A~120X) 등)와는 다른 것이다. 본 실시형태에서는, 외부센서(140)로서, 압력(힘)을 계측하는 압력센서(140a)와, 가속도를 계측하는 가속도센서(140b)와, 소리를 계측하는 마이크로폰(140c)이 마련되어 있다. 이들 복수의 외부센서(140)는, 장치본체(10)의 각부에 배치되고, 센서입력단자인 모션컨트롤러(201)의 아날로그입력유닛(210)에 접속되어 있다.The plurality of external sensors (140) are sensors that measure and detect information (physical quantities) of each part of the device body (10), and are different from sensors (encoders (120A to 120X), etc.) built into the injection molding machine (1) for motion control. In the present embodiment, as the external sensors (140), a pressure sensor (140a) that measures pressure (force), an acceleration sensor (140b) that measures acceleration, and a microphone (140c) that measures sound are provided. These plurality of external sensors (140) are arranged in each part of the device body (10) and are connected to an analog input unit (210) of a motion controller (201), which is a sensor input terminal.

모션컨트롤러(201)는, 아날로그입력유닛(210)도 포함하여, 복수의 신호단자(포트)를 구비한다. 이 포트는, 시리얼통신용, 아날로그신호용, I/O용의 3종류를 포함한다. 시리얼통신용의 포트는, 예를 들면 인코더입력에 이용된다. 아날로그신호용의 포트는, 예를 들면 타이바센서(스트레인계측)나 로드셀사출압의 입력에 이용된다. I/O용의 포트는, 예를 들면 도어개폐판단용 스위치나 각종 리미트스위치 등에 이용된다. 이들 3종류의 포트는, 각각 복수 마련되고, 장치본체(10)의 동작제어에 통상 필요한 수량(예를 들면, 일반적인 사출성형기의 모터수나 계측제량의 합계)보다 많이 마련된다.The motion controller (201) has a plurality of signal terminals (ports), including an analog input unit (210). The ports include three types: serial communication, analog signal, and I/O. The serial communication port is used, for example, for encoder input. The analog signal port is used, for example, for input of a tie bar sensor (strain measurement) or load cell injection pressure. The I/O port is used, for example, for a door open/close judgment switch or various limit switches. Each of these three types of ports is provided in multiples, and is provided in greater numbers than the number normally required for operation control of the device main body (10) (for example, the total number of motors or measuring materials of a general injection molding machine).

다만, 외부센서(140)의 종별(種別)은, 본 실시형태에 한정되지 않고, 예를 들면 자이로센서나 변형게이지 등을 포함하고 있어도 된다.However, the type of external sensor (140) is not limited to this embodiment, and may include, for example, a gyro sensor or a strain gauge.

HMI(160)는, 유저가 모션컨트롤러(201)를 조작하거나 각종 정보를 취득하거나 하기 위한 인터페이스이며, 모션컨트롤러(201)에 접속되어 있다. HMI(160)는, 각종 정보가 표시되는 디스플레이(161)와, 유저의 조작을 접수하는 입력디바이스(마우스, 키보드, 터치패널 등; 도시 생략)를 구비하고 있다.HMI (160) is an interface for a user to operate a motion controller (201) or obtain various types of information, and is connected to the motion controller (201). HMI (160) is equipped with a display (161) on which various types of information are displayed, and an input device (mouse, keyboard, touch panel, etc.; not shown) that receives user operations.

다만, 유저가 모션컨트롤러(201)를 조작 등을 하기 위한 인터페이스는, 모션컨트롤러(201) 또는 장치본체(10)에 마련된 것이어도 되고, 통신접속된 태블릿 등의 휴대단말이어도 된다.However, the interface for the user to operate the motion controller (201), etc., may be provided in the motion controller (201) or the device body (10), or may be a portable terminal such as a tablet connected to communication.

[모션컨트롤러의 제어구성][Motion controller control configuration]

도 3은, 모션컨트롤러(201)의 제어구성을 나타내는 블록도이다. 다만, 도 3에서는, 주로 사출성형기(1)(장치본체(10))의 이상을 검지하기 위한 모션컨트롤러(201)의 제어구성을 나타내고 있다.Fig. 3 is a block diagram showing the control configuration of a motion controller (201). However, Fig. 3 mainly shows the control configuration of a motion controller (201) for detecting an abnormality of an injection molding machine (1) (device main body (10)).

이 도면에 나타내는 바와 같이, 모션컨트롤러(201)는, 인코더수신회로(220)와, 외부센서수신회로(230)와, FPGA(Field Programmable Gate Array)(240)와, 마이크로컴퓨터(250)를 구비하여 구성되어 있다.As shown in this drawing, the motion controller (201) is configured with an encoder receiving circuit (220), an external sensor receiving circuit (230), an FPGA (Field Programmable Gate Array) (240), and a microcomputer (250).

인코더수신회로(220)는, 모터드라이버(100A~100X)를 통하여 인코더(120A~120X)로부터 출력된 모터(110A~110X)의 각각의 위치신호를 접수한다.The encoder receiving circuit (220) receives each position signal of the motor (110A to 110X) output from the encoder (120A to 120X) through the motor driver (100A to 100X).

외부센서수신회로(230)는, 외부센서(140a~140c)로부터 출력된 각각의 계측신호를 접수한다. 이 외부센서수신회로(230)는, 외부센서(140)마다 마련되어 있어도 된다.The external sensor receiving circuit (230) receives each measurement signal output from the external sensors (140a to 140c). The external sensor receiving circuit (230) may be provided for each external sensor (140).

FPGA(240)는, 위치·속도계측시스템(241)과, 외부센서계측시스템(242)과, 데이터수집시스템(243)과, 이상검지시스템(244)과, 출력부(245)의, 5개의 기능블록을 갖고 있다. 다만, 본 실시형태의 FPGA(240)에는, CPU(Central Processing Unit)가 내장되어 있다.The FPGA (240) has five functional blocks: a position/speed measurement system (241), an external sensor measurement system (242), a data collection system (243), an abnormality detection system (244), and an output unit (245). However, the FPGA (240) of the present embodiment has a built-in CPU (Central Processing Unit).

위치·속도계측시스템(241)은, 인코더수신회로(220)가 수신한 각 모터의 위치신호에 근거하여, 당해 각 모터의 속도와 위치의 정보를 취득하고, 이 속도·위치정보를 데이터수집시스템(243)과 모션컨트롤시스템(251)에 출력한다.The position/speed measurement system (241) acquires information on the speed and position of each motor based on the position signal of each motor received by the encoder receiving circuit (220), and outputs this speed/position information to the data collection system (243) and the motion control system (251).

외부센서계측시스템(242)은, 외부센서수신회로(230)가 수신한 외부센서(140a~140c)로부터의 계측신호에 근거하여, 계측된 물리량(본 실시형태에서는, 가속도, 소리, 압력)의 정보를 취득하고, 이 계측값의 정보를 데이터수집시스템(243)에 출력한다. 외부센서계측시스템(242)에서는, 노이즈를 제거하는 필터처리를 행하는 것으로 해도 된다.The external sensor measurement system (242) acquires information on measured physical quantities (acceleration, sound, pressure in this embodiment) based on measurement signals from external sensors (140a to 140c) received by the external sensor receiving circuit (230), and outputs information on these measurement values to the data collection system (243). The external sensor measurement system (242) may perform filter processing to remove noise.

데이터수집시스템(243)은, 위치·속도계측시스템(241) 및 외부센서계측시스템(242)으로부터 출력된 계측값의 정보를 수집하여 축적한다. 데이터수집시스템(243)에서는, 유저의 조작을 받을 때까지 상시 데이터를 수집하는 것으로 해도 되고, 모션컨트롤시스템(251)으로부터 모션지령정보에 근거하는 장치본체(10)의 동작신호 등을 트리거신호로서 취득함으로써, 데이터수집타이밍(수집개시와 종료의 타이밍)을 장치본체(10)의 동작에 따른 것으로 설정해도 된다. 또, 수집한 데이터 중으로부터 축적하는 데이터를 선택할 수 있도록 해도 된다. 예를 들면, 정상운전 시의 데이터와 최신의 데이터만을 축적하도록 해도 된다.The data collection system (243) collects and accumulates information on measured values output from the position/speed measurement system (241) and the external sensor measurement system (242). The data collection system (243) may continuously collect data until a user operates it, or may set the data collection timing (timing of start and end of collection) according to the operation of the device body (10) by acquiring an operation signal of the device body (10) based on motion command information from the motion control system (251) as a trigger signal. In addition, it may be possible to select data to be accumulated from among the collected data. For example, it may be possible to accumulate only data during normal operation and the latest data.

이상검지시스템(244)은, 수집된 계측값의 정보(즉, 외부센서(140)의 계측데이터와, 각 모터의 위치·속도정보)와, 모션컨트롤시스템(251)이 갖고 있는 모션지령의 정보에 근거하여, 장치본체(10)의 이상을 검지한다. 즉, 이상검지시스템(244)은, 외부센서(140)의 계측데이터와, 장치본체(10)의 동작제어에 이용하는 제어정보에 근거하여, 장치본체(10)의 이상을 검지한다. 이 이상검지시스템(244)에서는, 예를 들면 계측값이 소정의 임계값(또는 정상값 범위)을 초과하거나 한 경우에, 이상이 발생했다고 판단된다. 이상검지처리의 구체적인 내용에 대해서는 후술한다.The abnormality detection system (244) detects an abnormality in the device main body (10) based on information of collected measurement values (i.e., measurement data of an external sensor (140) and position and speed information of each motor) and information of motion commands held by the motion control system (251). That is, the abnormality detection system (244) detects an abnormality in the device main body (10) based on measurement data of an external sensor (140) and control information used for operation control of the device main body (10). In this abnormality detection system (244), for example, it is determined that an abnormality has occurred when a measurement value exceeds a predetermined threshold value (or normal value range). The specific contents of the abnormality detection processing will be described later.

출력부(245)는, 이상검지시스템(244)으로부터 받은 이상검지결과를, 외부기기 등에 적절히 출력한다. 또, 이상검지결과를 모션컨트롤시스템(251)에도 출력하는 것으로 하고, 이상이 발생한 경우에, 모션컨트롤시스템(251)이 각 모터의 토크나 속도를 제한하도록 해도 된다.The output section (245) appropriately outputs the abnormality detection result received from the abnormality detection system (244) to an external device, etc. In addition, the abnormality detection result may also be output to the motion control system (251), and when an abnormality occurs, the motion control system (251) may limit the torque or speed of each motor.

다만, FPGA(240)에는, 당해 FPGA(240)에서 외부센서(140)의 계측값을 접수하는 데이터입력부라고도 할 수 있는 외부센서계측시스템(242)과, 출력부(245)의, 적어도 2종류의 기능블록이 미리 실장되어 있는 것이 바람직하다. 데이터수집시스템(243)과 이상검지시스템(244)은, 후장착으로 FPGA(240)에 실장 가능하도록 구성되어 있으면 된다. 이들 데이터수집시스템(243)과 이상검지시스템(244)은, 예를 들면 하드웨어 기술언어로 논리회로를 개서(改書)하는 등 하여, 후장착으로 비교적 간단하게 실장할 수 있다. 이로써, 처음에는 불요로 했던 이상검지기능이 나중에 필요해졌다는 유저의 요망 등에도, 대대적인 장치개조 등을 수반하지 않고 유연하게 대응할 수 있다. 다만, 모션컨트롤에 필요한 인코더(120A~120X)의 계측값을 접수하는 위치·속도계측시스템(241)이 FPGA(240) 상에 미리 실장되어 있는 것이 바람직한 것은, 물론이다. 또, 이 경우에는, 외부센서(140)를 접속하기 위한 단자(아날로그입력유닛(210))도 미리 마련되어 있는 것이 바람직하지만, 후에 필요에 따라 증설하는 것으로 해도 된다. 다만, 외부센서계측시스템(242)과 출력부(245)는, 마이크로컴퓨터(250)에 미리 실장되어 있어도 된다.However, it is preferable that at least two types of function blocks, an external sensor measurement system (242), which can be called a data input unit that receives the measurement value of the external sensor (140) from the FPGA (240), and an output unit (245), are pre-mounted in the FPGA (240). The data collection system (243) and the abnormality detection system (244) may be configured so that they can be mounted on the FPGA (240) by post-mounting. These data collection systems (243) and the abnormality detection systems (244) can be mounted relatively simply by post-mounting, for example, by rewriting the logic circuit in a hardware description language. As a result, even if an abnormality detection function that was initially unnecessary becomes necessary later, it is possible to flexibly respond to such requests from users without requiring major device modifications. However, it is of course desirable that the position/speed measurement system (241) that receives the measurement values of the encoder (120A to 120X) required for motion control be pre-installed on the FPGA (240). Also, in this case, it is desirable that a terminal (analog input unit (210)) for connecting an external sensor (140) is also provided in advance, but this may be added later as needed. However, the external sensor measurement system (242) and the output unit (245) may be pre-installed on the microcomputer (250).

마이크로컴퓨터(250)는, CPU나 메모리, 주변회로 등의 하드웨어가 내장되어 구성되고, 모션컨트롤러(201)를 통합제어하는 것이며, 모션컨트롤시스템(251)을 갖고 있다.The microcomputer (250) is configured with hardware such as a CPU, memory, and peripheral circuits built in, and integrates and controls a motion controller (201) and has a motion control system (251).

모션컨트롤시스템(251)은, 위치·속도계측시스템(241)으로부터 출력된 각 모터의 속도·위치정보에 근거하여, 각 모터를 제어하기 위한 속도지령을 생성한다. 장치본체(10)를 동작제어하는 경우에는, 이 속도지령이 모터드라이버(100A~100X)에 출력된다.The motion control system (251) generates a speed command for controlling each motor based on the speed and position information of each motor output from the position and speed measurement system (241). When controlling the operation of the device main body (10), this speed command is output to the motor driver (100A to 100X).

[이상검지내용의 설정][Setting of abnormality detection contents]

계속해서, 유저에 의한 이상검지내용의 설정에 대하여 설명한다.Next, we will explain how to set the abnormality detection content by the user.

도 4는, 모션컨트롤러(201)에 있어서의 이상검지처리의 흐름을 설명하기 위한 블록도이다.Figure 4 is a block diagram for explaining the flow of abnormality detection processing in the motion controller (201).

도 4에 나타내는 바와 같이, 모션컨트롤러(201)는, 데이터수집블록(261), 데이터전(前)처리블록(262), 데이터처리블록(263), 데이터출력블록(264)의 4개의 기능블록 외에, 각종 정보를 읽고 쓰기 가능한 기억장치(270)를 구비하고 있다.As shown in Fig. 4, the motion controller (201) has, in addition to four functional blocks of a data collection block (261), a data preprocessing block (262), a data processing block (263), and a data output block (264), a memory device (270) capable of reading and writing various types of information.

모션컨트롤러(201)에서의 이상검지처리는, 4개의 기능블록에 분할된 일련의 처리에 의하여 실행된다. 각 기능블록에서의 처리내용은, 후술하는 바와 같이, HMI(160)를 통하여 제공되는 유저인터페이스에 의하여, 유저가 간편하게 설정할 수 있게 되어 있다.Abnormality detection processing in the motion controller (201) is executed through a series of processes divided into four function blocks. The processing contents in each function block can be easily set by the user through a user interface provided through HMI (160), as described below.

다만, 4개의 기능블록 중, 데이터수집블록(261)이 상술한 위치·속도계측시스템(241)과 외부센서계측시스템(242)과 데이터수집시스템(243)에 대응하고, 데이터전처리블록(262) 및 데이터처리블록(263)이 상술한 이상검지시스템(244)에 대응하며, 데이터출력블록(264)이 상술한 출력부(245)에 대응하고 있다.However, among the four function blocks, the data collection block (261) corresponds to the position/speed measurement system (241), the external sensor measurement system (242), and the data collection system (243) described above, the data preprocessing block (262) and the data processing block (263) correspond to the abnormality detection system (244) described above, and the data output block (264) corresponds to the output section (245) described above.

이 중, 데이터수집블록(261)은, 필요한 데이터를 설정한 주기로 수집한다.Among these, the data collection block (261) collects necessary data at set intervals.

수집되는 데이터는, 모션컨트롤시스템(251)으로부터의 제어데이터, 내장센서인 인코더(120A~120X)로부터의 각 모터의 위치·속도데이터, 외부센서(140)로부터의 가속도, 소리, 압력/힘 등이다. 또, 내장센서로부터의 데이터로서, 모터드라이버(100A~100X)로부터 모터전류, 모터전압, 내부온도를 취득할 수 있도록 해도 된다.The data collected include control data from the motion control system (251), position and speed data of each motor from the built-in sensor, the encoder (120A to 120X), and acceleration, sound, pressure/force, etc. from the external sensor (140). In addition, as data from the built-in sensor, motor current, motor voltage, and internal temperature may be acquired from the motor driver (100A to 100X).

처리를 행하는 타이밍은, 모션컨트롤시스템(251)으로부터의 트리거에 의한다.The timing for performing processing is determined by a trigger from the motion control system (251).

처리를 행하는 주기는, 예를 들면, 1ms, 10ms 피치 등으로 설정 가능하다.The processing cycle can be set to, for example, 1ms, 10ms pitch, etc.

데이터전처리블록(262)은, 이상을 검지하기 위한 데이터의 전처리를 행한다.The data preprocessing block (262) performs preprocessing of data to detect abnormalities.

여기에서의 처리내용은, 디지털필터(로패스필터, 하이패스필터, 밴드패스필터, 평활화 등), 적산, 주파수변환이나, 유저에 의한 커스텀처리이다.The processing here includes digital filters (low-pass filters, high-pass filters, band-pass filters, smoothing, etc.), integration, frequency conversion, and custom processing by users.

처리를 행하는 타이밍은, 모션컨트롤시스템(251)으로부터의 트리거에 의한다.The timing for performing processing is determined by a trigger from the motion control system (251).

처리를 행하는 주기는, 예를 들면, 1ms, 10ms 피치 등으로 설정 가능하다.The processing cycle can be set to, for example, 1ms, 10ms pitch, etc.

데이터처리블록(263)은, 임계값을 마련하는 등의 설정으로 이상을 검지한다.The data processing block (263) detects abnormalities by setting threshold values, etc.

여기에서의 처리내용은, 임계값의 설정이나, 유저에 의한 커스터마이즈설정이다. 커스터마이즈설정에서는, 예를 들면 이미 알려진 고장모드와의 비교 등에 의하여, 고장의 예측을 행하는 것으로 해도 된다. 또, 기계학습을 이용하여 이상을 검지할 수 있도록 해도 된다.The processing here is the setting of threshold values or customized settings by the user. In the customized settings, for example, it may be possible to predict failures by comparing with already known failure modes. In addition, it may be possible to detect abnormalities using machine learning.

처리를 행하는 타이밍은, 모션컨트롤시스템(251)으로부터의 트리거에 의한다.The timing for performing processing is determined by a trigger from the motion control system (251).

처리를 행하는 주기는, 예를 들면, 1ms, 10ms 피치 등으로 설정 가능하다.The processing cycle can be set to, for example, 1ms, 10ms pitch, etc.

데이터출력블록(264)은, 데이터처리된 결과를 출력한다.The data output block (264) outputs the results of data processing.

출력처에는, 외부기기나 알람통지 등을 선택할 수 있다. 또, 모션컨트롤시스템(251)에 결과를 출력하고, 이상이 검지된 경우에 소정의 동작(장치본체(10)의 정지나 각 모터의 감속 등)을 실행시킬 수 있다.For the output destination, an external device or alarm notification, etc. can be selected. In addition, the result can be output to the motion control system (251), and if an abnormality is detected, a predetermined operation (such as stopping the device main body (10) or decelerating each motor) can be executed.

처리를 행하는 타이밍은, 모션컨트롤시스템(251)으로부터의 트리거에 의한다.The timing for performing processing is determined by a trigger from the motion control system (251).

처리를 행하는 주기는, 예를 들면, 1ms, 10ms 피치 등으로 설정 가능하다.The processing cycle can be set to, for example, 1ms, 10ms pitch, etc.

또, 각 기능블록에서의 처리 시에, 기억장치(270)에 대하여 처리대상의 데이터를 기입하거나 또는 독출하는 것으로 해도 된다. 구체적으로는, 데이터수집블록(261)이 수집한 데이터를 기억장치(270)에 기입하거나, 그 데이터를 데이터전처리블록(262)이 처리하여 처리 후의 데이터를 기억장치(270)에 기입하거나 해도 된다. 또한, 그 데이터를 데이터처리블록(263)이 처리하여 처리 후의 결과를 기억장치(270)에 기입하거나 그것을 데이터출력블록(264)이 독출하여 출력하거나 해도 된다.In addition, when processing in each function block, data to be processed may be written to or read from the memory device (270). Specifically, data collected by the data collection block (261) may be written to the memory device (270), or the data preprocessing block (262) may process the data and write the processed data to the memory device (270). In addition, the data processing block (263) may process the data and write the processed result to the memory device (270), or the data output block (264) may read it out and output it.

[이상검지내용의 설정예][Example of setting abnormality detection contents]

계속해서, 상술한 이상검지내용의 설정에 대하여, 구체예를 들어 설명한다.Next, the settings of the above-described abnormality detection contents will be explained using specific examples.

본 실시형태의 모션컨트롤러(201)에서는, 유저가 HMI(160)로부터 소정의 설정프로그램의 실행조작을 행함으로써, 이상검지내용을 간편하게 설정할 수 있는 간이모드와, 상세하게 설정할 수 있는 상세모드를 선택할 수 있게 되어 있다.In the motion controller (201) of the present embodiment, a user can select a simple mode in which the abnormality detection contents can be easily set and a detailed mode in which the contents can be set in detail by executing a predetermined setting program from the HMI (160).

먼저, 아날로그입력유닛(210)의 포트에 새로운 센서가 접속되면, 예를 들면 소정의 조작에 근거하여, 이 센서신호에 어드레스나 ID가 할당된다. HMI(160)의 디스플레이(161) 상에는, 포트에 접속된 복수의 센서신호에 대응한 복수의 탭이 표시되어, 탭을 조작·선택함으로써 이 탭에 대응한 센서신호의 파형(예를 들면 생(生)파형)이 표시된다. 탭 상에는, 대응하는 센서신호의 어드레스나 ID가 표시된다. 디스플레이(161) 상에 표시시키는 탭은 적절히 선택(추가나 삭제)할 수 있다. 또, 복수의 탭이 복수의 페이지에 분할되어, 디스플레이(161) 상에 표시시키는 페이지를 선택할 수 있도록 해도 된다.First, when a new sensor is connected to the port of the analog input unit (210), an address or ID is assigned to the sensor signal, for example, based on a predetermined operation. On the display (161) of the HMI (160), a plurality of tabs corresponding to a plurality of sensor signals connected to the port are displayed, and by operating/selecting a tab, the waveform (e.g., a raw waveform) of the sensor signal corresponding to the tab is displayed. The address or ID of the corresponding sensor signal is displayed on the tab. The tab to be displayed on the display (161) can be appropriately selected (added or deleted). In addition, a plurality of tabs may be divided into a plurality of pages, so that a page to be displayed on the display (161) can be selected.

<간이모드><Easy mode>

도 5는, 간이모드의 설정화면예를 나타내는 도이다.Figure 5 is a diagram showing an example of a setting screen in simple mode.

간이모드에서는, 데이터전처리는 행해지지 않고, 데이터처리는 임계값에 의한 판정이 되어 있다.In simple mode, no data preprocessing is performed, and data processing is judged by threshold values.

유저가 간이모드를 선택하면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 마이크로컴퓨터(250)(또는 FPGA(240) 상의 CPU)가, 간이설정리스트(Ls)를 HMI(160)의 디스플레이(161)에 표시시킨다.When the user selects the simple mode, as shown in Fig. 5, the microcomputer (250) (or CPU on the FPGA (240)) displays the simple setting list (Ls) on the display (161) of the HMI (160).

간이설정리스트(Ls)에서는, 복수의 이상검지개소가 리스트상에 일람표시된다. 간이설정리스트(Ls) 중 상태표시란(B5)을 제외한 각 항목의 내용은 유저가 버튼 선택할 수 있게 되어 있으며, 선택한 내용이 버튼 상에 표시된다.In the simple setting list (Ls), multiple abnormality detection points are listed. The contents of each item in the simple setting list (Ls) except for the status display column (B5) can be selected by the user using a button, and the selected contents are displayed on the button.

구체적으로, 간이설정리스트(Ls)에는, 구간선택버튼(B1), 계측대상선택버튼(B2), 임계값설정버튼(B3), 출력처선택버튼(B4), 상태표시란(B5), 개시·정지버튼(B6)이 표시된다.Specifically, the simple setting list (Ls) displays a section selection button (B1), a measurement target selection button (B2), a threshold setting button (B3), an output destination selection button (B4), a status display column (B5), and a start/stop button (B6).

구간선택버튼(B1)에서는, 유저가, 이상검지처리를 행하는 장치본체(10)의 구간을 선택한다. 유저가 구간선택버튼(B1)을 조작하면, 예를 들면 "형폐"나 "형개" 등, 사출성형기의 각 공정에 대응하는 선택 가능한 구간이 드롭다운리스트로서 표시되고, 그 중 어느 하나를 선택할 수 있게 되어 있다.In the section selection button (B1), the user selects a section of the device main body (10) that performs abnormality detection processing. When the user operates the section selection button (B1), selectable sections corresponding to each process of the injection molding machine, such as “mold closing” or “mold opening,” are displayed as a drop-down list, and one of them can be selected.

계측대상선택버튼(B2)에서는, 유저가 계측대상의 물리량(예를 들면, 가속도, 소리, 압력, 전류 등)을 선택한다. 동일한 구간의 동일한 계측대상이 복수 있는 경우에는, 그 채널번호도 선택한다. 다만, 여기에서는, 간단히 아날로그입력유닛(210)의 단자ch번호를 선택하는 것으로 해도 된다.In the measurement target selection button (B2), the user selects the physical quantity of the measurement target (e.g., acceleration, sound, pressure, current, etc.). If there are multiple identical measurement targets in the same section, the channel number is also selected. However, here, it is also possible to simply select the terminal ch number of the analog input unit (210).

임계값설정버튼(B3)에서는, 유저가, 이상이라고 판정하는 임계값을 설정한다. 단위는 계측대상선택버튼(B2)으로 선택한 계측대상의 물리량에 의하여 정해진다. 임계값은 유저가 임의로 설정할 수 있다. 임계값에는, 단순한 레벨은 아니고, 단위시간당변동량, 기준레벨에 대한 시간적 평균값, 변화량, 변화율 등의 다양한 물리량을 설정할 수 있다.In the threshold setting button (B3), the user sets the threshold value that is judged to be abnormal. The unit is determined by the physical quantity of the measurement target selected by the measurement target selection button (B2). The threshold value can be set arbitrarily by the user. The threshold value can be set to not only a simple level, but also various physical quantities such as the change per unit time, the time average value for the reference level, the change amount, and the change rate.

출력처선택버튼(B4)에서는, 계측대상의 값이 임계값을 초과한 경우의 데이터의 출력처, 또는 그 경우의 동작이 선택된다. 여기에서는, 소정의 알람 표시 또는 음성을 출력시키는 "통지"나, 장치본체(10)를 정지시키는 "정지", 외부기기에 이상검지를 알리는 "외부" 등을 선택할 수 있다. 또, 데이터의 출력이나 "통지"는, 유선 또는 무선통신에 의하여 소정의 단말이나 서버, 클라우드에 송신되어도 된다.In the output destination selection button (B4), the output destination of data when the value of the measurement target exceeds the threshold value or the operation in that case is selected. Here, “notification” for outputting a predetermined alarm display or voice, “stop” for stopping the device main body (10), “external” for notifying an external device of an abnormality detection, etc. can be selected. In addition, the output of data or “notification” may be transmitted to a predetermined terminal, server, or cloud by wired or wireless communication.

상태표시란(B5)에는, 이상검지처리의 실행상태가 표시된다. 본 실시형태에서는, 이상검지를 실행하고 있는 "감시 중", 이상검지를 정지하고 있는 "정지 중", 어떠한 요인에 의하여 이상검지를 행할 수 없는 "조정 중" 중, 어느 하나가 표시된다.The status display column (B5) displays the execution status of the abnormality detection process. In this embodiment, one of the following is displayed: “Monitoring” in which abnormality detection is being performed, “Stopping” in which abnormality detection has been stopped, or “Adjusting” in which abnormality detection cannot be performed due to some factor.

개시·정지버튼(B6)에서는, 유저조작에 의하여 "START", "STOP", "AUTO"(자동조정개시)가 드롭다운리스트로 표시되며, 이상검지처리의 개시, 정지, 자동조정개시를 선택할 수 있게 되어 있다. 단, 이 선택결과는 개시·정지버튼(B6) 상에는 표시되지 않는다. 또, 개시·정지버튼(B6)은, 예를 들면 조정 중 등 때문에 처리를 개시할 수 없는 경우에, 색이 그레이 등으로 변경되어, 조작을 접수하지 않는 상태가 된다.In the start/stop button (B6), "START", "STOP", and "AUTO" (automatic adjustment start) are displayed as a drop-down list by user operation, and the start, stop, and automatic adjustment start of the abnormality detection processing can be selected. However, the selection result is not displayed on the start/stop button (B6). In addition, in the case where the processing cannot be started, for example, due to adjustment in progress, the color of the start/stop button (B6) is changed to gray or the like, and the operation is not accepted.

<상세모드><Detailed Mode>

도 6은, 상세모드의 설정화면예를 나타내는 도이다.Figure 6 is a diagram showing an example of a settings screen in detailed mode.

유저가 상세모드를 선택하면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 마이크로컴퓨터(250)(또는 FPGA(240) 상의 CPU)가, 상세설정리스트(Ld)를 HMI(160)의 디스플레이(161)에 표시시킨다.When the user selects the detailed mode, as shown in Fig. 6, the microcomputer (250) (or CPU on the FPGA (240)) displays the detailed setting list (Ld) on the display (161) of the HMI (160).

상세설정리스트(Ld)에서는, 복수의 이상검지개소가 리스트상으로 일람표시된다.In the detailed settings list (Ld), multiple abnormality detection points are displayed in a list.

구체적으로, 상세설정리스트(Ld)에는, 간이설정리스트(Ls)와 동일한 구간선택버튼(B1), 계측대상선택버튼(B2), 출력처선택버튼(B4), 상태표시란(B5), 개시·정지버튼(B6)이 표시되는 것 외에 데이터전처리선택버튼(B7)과, 데이터처리선택버튼(B8)이 표시된다.Specifically, in the detailed settings list (Ld), in addition to the section selection button (B1), measurement target selection button (B2), output destination selection button (B4), status display column (B5), and start/stop button (B6) that are the same as those in the simple settings list (Ls), a data preprocessing selection button (B7) and a data processing selection button (B8) are also displayed.

데이터전처리선택버튼(B7)에서는, 유저가 데이터전처리의 내용(디지털필터, 적산, 주파수변환 등)을 선택한다. 선택된 내용은 버튼 상에 표시된다.In the data preprocessing selection button (B7), the user selects the contents of data preprocessing (digital filter, integration, frequency conversion, etc.). The selected contents are displayed on the button.

데이터처리선택버튼(B8)에서는, 유저가 데이터처리의 내용을 선택한다. 데이터처리의 내용은, 예를 들면 소정의 수치의 임계값에 의한 이상판정 등이, 유저에 의하여 별도 설정할 수 있게 되어 있다. 선택된 데이터처리명이 버튼 상에 표시된다.In the data processing selection button (B8), the user selects the content of data processing. The content of data processing, for example, abnormality judgment by a threshold value of a predetermined value, can be separately set by the user. The selected data processing name is displayed on the button.

이와 같이, 본 실시형태의 모션컨트롤러(201)에서는, 유저조작을 접수하는 간이설정리스트(Ls) 또는 상세설정리스트(Ld)와 같은 GUI(Graphical User Interface)를 디스플레이(161)에 표시시킴으로써, 유저가 간단하게 이상검지내용을 설정할 수 있다.In this way, in the motion controller (201) of the present embodiment, a user can easily set abnormality detection contents by displaying a GUI (Graphical User Interface) such as a simple setting list (Ls) or a detailed setting list (Ld) that accepts user operations on the display (161).

다만, 임계값의 설정은, HMI(160)의 디스플레이(161) 상에 센서신호의 파형을 표시시킨 상태에서(즉 장치본체(10)의 정상운전 시에), 이 파형에 대하여 임계값의 라인을 설정할 수 있도록 해도 된다. 이 경우의 임계값은, 유저가 임의로 설정할 수 있어도 되고, 센서신호의 수치(예를 들면 최댓값)에 따라 자동으로 설정되어도 된다.However, the threshold value may be set so that the threshold value line can be set for the waveform while the waveform of the sensor signal is displayed on the display (161) of the HMI (160) (i.e., during normal operation of the device main body (10)). In this case, the threshold value may be set arbitrarily by the user, or may be set automatically according to the numerical value (e.g., maximum value) of the sensor signal.

[이상검지처리의 동작예][Example of abnormality detection processing]

계속해서, 이상검지처리를 실행할 때의 모션컨트롤러(201)의 동작에 대하여, 구체예를 나타내어 설명한다.Next, the operation of the motion controller (201) when executing abnormality detection processing will be explained with a specific example.

<동작예 1><Operation example 1>

먼저, 모터 등의 회전기기의 덜컹거림에 의한 진동을 가속도센서(140b)로 검출하여, 이상을 검지하는 경우에 대하여 설명한다.First, a description will be given of a case in which vibration caused by rattling of a rotating device such as a motor is detected by an acceleration sensor (140b) to detect an abnormality.

도 7a~도 7d는, 이상검지처리에 있어서의 진동데이터의 처리예를 나타내는 도이다.Figures 7a to 7d are diagrams showing examples of processing vibration data in anomaly detection processing.

도 7a에 나타내는 바와 같이, 덜컹거림이 있는 회전기기에서는, 주기적으로 커지는 진동데이터가 얻어진다.As shown in Fig. 7a, in a rotating machine with rattling, vibration data that increases periodically is obtained.

모션컨트롤러(201)에서는, 이 진동데이터를 취득함과 함께, 위치·속도정보를 취득하고, 이 정보에 근거하여 진동데이터를 수집하는 주기를 결정한다.In the motion controller (201), the vibration data is acquired, position and speed information is acquired, and the cycle for collecting the vibration data is determined based on this information.

그리고, 수집한 진동데이터가, 미리 설정된 임계값을 초과한 경우에, 이상이 발생했다고 판정한다. 이때, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 진동데이터의 단순한 시간 응답파형에 대하여 임계값을 설정하여 이상을 검지해도 되고, 도 7c에 나타내는 바와 같이, 진동데이터의 주파수해석을 행하여, 그 결과에 대한 임계값을 설정하여 이상을 검지해도 된다. 혹은, 도 7a, d에 나타내는 바와 같이, 진동의 생파형을 포락선(包絡線)처리(엔벌로프해석)한 것에 대하여 주파수해석을 행하여, 그 결과에 대한 임계값을 설정하여 이상을 검지해도 된다.And, if the collected vibration data exceeds a preset threshold value, it is determined that an abnormality has occurred. At this time, as shown in Fig. 7b, the abnormality may be detected by setting a threshold value for a simple time response waveform of the vibration data, or, as shown in Fig. 7c, the abnormality may be detected by performing frequency analysis of the vibration data and setting a threshold value for the result. Alternatively, as shown in Figs. 7a and d, the abnormality may be detected by performing frequency analysis on an envelope-processed (envelope-analyzed) raw waveform of the vibration and setting a threshold value for the result.

또, 예를 들면 가동부를 직선운동시키는 가소화이동용모터(22)(도 1 참조)와 같이, 축을 이동시키는 회전기기의 진동을 해석하는 경우에는, 그 이동방향에 있어서의 위치(예를 들면 선단위치)의 정보를 취득하고, 이 위치에 대한 진동의 응답을 보아도 된다. 즉, 진동의 시간응답 대신에, 위치를 가로축으로 하는 해석을 행해도 된다.In addition, when analyzing the vibration of a rotating machine that moves an axis, such as a plasticizing motor (22) (see Fig. 1) that moves a moving part in a linear manner, information on the position (e.g., tip position) in the direction of movement may be acquired and the vibration response to this position may be viewed. In other words, instead of the time response of the vibration, an analysis may be performed with the position as the horizontal axis.

이로써, 이동위치와 진동의 상관, 나아가서는 이동위치와 이상발생타이밍의 상관을, 명확히 할 수 있다.In this way, the correlation between movement position and vibration, and further, the correlation between movement position and abnormal occurrence timing, can be clarified.

<동작예 2><Operation example 2>

다음으로, 사출성형기(1)의 특정 축(예를 들면 형체축)의 동작음을 마이크로폰(140c)으로 검출하여, 이상을 검지하는 경우에 대하여 설명한다.Next, a description will be given of a case in which an abnormality is detected by detecting the operating sound of a specific axis (e.g., mold axis) of an injection molding machine (1) using a microphone (140c).

도 8은, 사출성형기(1)의 작동사이클에 있어서의 운전음의 발생을 나타내는 타임차트이다. 다만, 형체축이란 형체용모터(57)에 의하여 구동되는 축이며, 사출축이란 사출용모터(86)에 의하여 구동되는 축이다.Fig. 8 is a time chart showing the occurrence of operating noise in the operating cycle of an injection molding machine (1). However, the molding shaft is a shaft driven by a molding motor (57), and the injection shaft is a shaft driven by an injection motor (86).

이 도면에 나타내는 바와 같이, 사출성형기(1)를 작동시키면, 형체축 등이 동작하는 구간 "형폐", "형개"나, 사출축 등이 동작하는 구간 "사출"에 있어서, 큰 운전음이 발생한다.As shown in this drawing, when the injection molding machine (1) is operated, a loud operating noise is generated during the “mold closing” and “mold opening” sections in which the mold shaft, etc., moves, or during the “injection” section in which the injection shaft, etc., moves.

모션컨트롤러(201)에서는, 미리 갖고 있는 장치본체(10)의 모션지령정보에 근거하여, 형체축이 동작하는 구간 "형폐"와 "형개"만을 대상으로 하여, 운전음데이터를 수집한다.In the motion controller (201), based on the motion command information of the device main body (10) that is held in advance, the operating sound data is collected only for the “form closing” and “form opening” sections in which the form axis operates.

그리고, 수집한 운전음데이터가, 이 구간 "형폐"와 "형개"에 대하여 미리 설정된 임계값을 초과한 경우에, 이상이 발생했다고 판정한다. 도 8의 예에서는, N번째의 운전음데이터에 있어서 이상이 발생하고 있다. 다만, 임계값은, 미리 보존해 둔 정상 시의 운전음보다 소정값만큼 큰 값으로 하여 설정해도 된다.And, if the collected driving sound data exceeds the threshold value set in advance for this section "형폐" and "형개", it is determined that an abnormality has occurred. In the example of Fig. 8, an abnormality has occurred in the Nth driving sound data. However, the threshold value may be set to a value that is a predetermined value greater than the normal driving sound that has been saved in advance.

[기술적 효과][Technical Effects]

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 사출성형기(1)(장치본체(10))의 동작을 제어하는 모션컨트롤러(201)가, 외부센서(140)에 의하여 계측된 데이터를 수집하고, 이 계측데이터와 장치본체(10)의 동작제어용의 제어정보에 근거하여, 장치본체(10)의 이상을 검지한다.As described above, according to the present embodiment, the motion controller (201) that controls the operation of the injection molding machine (1) (device body (10)) collects data measured by an external sensor (140), and detects an abnormality in the device body (10) based on the measured data and control information for controlling the operation of the device body (10).

즉, 장치본체(10)를 제어하기 위하여 모션컨트롤러(201)가 갖고 있는 제어정보(각 모터의 위치·속도정보나 모션지령정보)를 이용하여, 장치본체(10)의 이상검지를 행할 수 있다. 이로써, FFT애널라이저나 회전계 등의 계측전용의 기기를 필요로 했던 종래와 달리, 모션컨트롤러(201)에 외부센서(140)를 접속하는 것만으로, 장치본체(10)의 이상검지를 행할 수 있다.That is, in order to control the device main body (10), abnormality detection of the device main body (10) can be performed using the control information (position/speed information or motion command information of each motor) possessed by the motion controller (201). Accordingly, unlike the conventional case where a measurement-only device such as an FFT analyzer or a rotation meter was required, abnormality detection of the device main body (10) can be performed simply by connecting an external sensor (140) to the motion controller (201).

따라서, 모션컨트롤러(201)에 의하여 동작제어되는 사출성형기(1)(장치본체(10))의 이상검지를, 간편하게 행할 수 있다. 또, 모션지령정보를 이용함으로써, 예를 들면 이 정보를 트리거로서 데이터수집을 실행하는 등 하여, 보다 용이하게 이상검지처리를 행할 수 있다.Accordingly, it is possible to easily perform abnormality detection of the injection molding machine (1) (device body (10)) whose operation is controlled by the motion controller (201). In addition, by utilizing motion command information, for example, data collection can be performed using this information as a trigger, thereby making abnormality detection processing easier.

또, FPGA(240)에는, 외부센서(140)에 의한 계측신호를 접수하는 입력부인 외부센서계측시스템(242)과, 이상검지시스템(244)에 의한 이상검지결과를 출력하는 출력부(245)가 미리 실장되며, 데이터수집시스템(243) 및 이상검지시스템(244)이 FPGA(240)(또는 마이크로컴퓨터(250))에 후장착으로 실장 가능하게 구성되어 있어도 된다.In addition, the FPGA (240) is pre-mounted with an external sensor measurement system (242), which is an input unit that receives a measurement signal from an external sensor (140), and an output unit (245) that outputs an abnormality detection result from an abnormality detection system (244). The data collection system (243) and the abnormality detection system (244) may be configured to be mounted on the FPGA (240) (or microcomputer (250)) as a post-mount unit.

이와 같이 구성함으로써, 데이터수집시스템(243)과 이상검지시스템(244)에 의한 이상검지처리를, 나중에라도 비교적 간편하게 구축할 수 있다. 나아가서는, 예를 들면 처음에는 불요로 했던 이상검지기능이 나중에 필요해졌다는 유저의 요망 등에도, 대대적인 장치개조를 수반하지 않고 유연하게 대응할 수 있다.By configuring in this way, abnormality detection processing by the data collection system (243) and the abnormality detection system (244) can be constructed relatively easily even later. Furthermore, for example, it is possible to flexibly respond to user requests, such as an abnormality detection function that was initially unnecessary but later becomes necessary, without requiring major device modification.

또, 데이터수집시스템(243) 및 이상검지시스템(244)이, 모션컨트롤시스템(251)이 실장된 마이크로컴퓨터(250)가 아니라, FPGA(240)에 실장되어 있다.In addition, the data collection system (243) and the abnormality detection system (244) are mounted on an FPGA (240), not on a microcomputer (250) in which a motion control system (251) is mounted.

이로써, 사출성형기(1)의 모션컨트롤에 영향을 미치지 않고, 데이터수집시스템(243) 및 이상검지시스템(244)에 의한 이상검지처리를 실현할 수 있다.In this way, abnormality detection processing by the data collection system (243) and abnormality detection system (244) can be realized without affecting the motion control of the injection molding machine (1).

또, 모션지령정보에 근거하는 트리거신호에 의하여 데이터수집타이밍을 설정할 수 있으므로, 유저는 간단하게 데이터수집타이밍을 설정할 수 있다.In addition, since the data collection timing can be set by a trigger signal based on motion command information, the user can easily set the data collection timing.

또, 모션컨트롤러(201)에는 HMI(160)를 접속 가능하게 되어 있으며, HMI(160)의 디스플레이(161)에는, 유저조작에 근거하여 이상검지내용을 설정하는 설정화면(간이설정리스트(Ls) 또는 상세설정리스트(Ld))이 표시되게 되어 있다.In addition, the motion controller (201) is configured to be able to connect to an HMI (160), and a setting screen (simple setting list (Ls) or detailed setting list (Ld)) for setting abnormality detection contents based on user operation is displayed on the display (161) of the HMI (160).

이로써, 유저는, GUI인 설정화면을 이용하여 간단히 이상검지내용을 설정할 수 있다.With this, users can easily set the abnormality detection contents using the GUI setting screen.

[그 외][Other]

이상, 본 발명의 각 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되지 않는다.Above, each embodiment of the present invention has been described, but the present invention is not limited to the above embodiments.

예를 들면 상기 실시예에서는, 모션컨트롤러(201)에 있어서, 데이터수집시스템(243) 및 이상검지시스템(244)이 FPGA(240) 상에 실장되어 있는 것으로 했다. 그러나, 도 9에 나타내는 바와 같이, 데이터수집시스템(243) 및 이상검지시스템(244)은, FPGA(240)가 아니라, 마이크로컴퓨터(250) 상에 실장되어 있어도 된다. 이 경우, 데이터수집시스템(243)은, 모션컨트롤시스템(251)으로부터 위치·속도정보를 전달받는 것으로 하면 된다.For example, in the above embodiment, in the motion controller (201), the data collection system (243) and the abnormality detection system (244) are mounted on the FPGA (240). However, as shown in Fig. 9, the data collection system (243) and the abnormality detection system (244) may be mounted on a microcomputer (250) instead of the FPGA (240). In this case, the data collection system (243) may receive position and speed information from the motion control system (251).

또, 이 구성의 경우에서도, 데이터수집시스템(243) 및 이상검지시스템(244)은, 후장착으로 마이크로컴퓨터(250) 상에 실장 가능하게 구성되어 있으면 된다. 이들 데이터수집시스템(243)과 이상검지시스템(244)은, 예를 들면 C언어 등으로 기술된 데이터수집이나 데이터전처리, 데이터처리에 대한 함수로서 준비해 두고, 이것을 마이크로컴퓨터(250)에 인스톨함으로써, 나중에라도 비교적 간단하게 실장할 수 있다. 다만, 외부센서계측시스템(242)과 출력부(245)는, 마이크로컴퓨터(250)에 실장되어 있어도 된다.In addition, even in this configuration, the data collection system (243) and the abnormality detection system (244) may be configured to be mounted on the microcomputer (250) as a post-mount. These data collection systems (243) and the abnormality detection systems (244) can be installed relatively easily later by preparing functions for data collection, data preprocessing, and data processing described in, for example, the C language, and installing these on the microcomputer (250). However, the external sensor measurement system (242) and the output section (245) may be mounted on the microcomputer (250).

또, 상기 실시형태에서는, 모션컨트롤러(201)가 동작을 제어하는 기계장치로서 사출성형기(1)(장치본체(10))를 들어 설명했지만, 이 기계장치는 사출성형기 이외의 성형기여도 된다. 추가로 말하면, 본 발명은, 모션컨트롤러에 의하여 동작이 제어되는 것이면, 예를 들면 프레스기나 압연기 등의, 성형기 이외의 기계장치에도 널리 적용 가능하다.In addition, in the above embodiment, the injection molding machine (1) (device main body (10)) is described as a mechanical device whose operation is controlled by the motion controller (201), but this mechanical device may be a molding machine other than an injection molding machine. In addition, the present invention can be widely applied to mechanical devices other than a molding machine, such as a press machine or a rolling mill, as long as the operation is controlled by the motion controller.

그 외에, 실시형태로 나타낸 세부는, 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.In addition, the details shown in the embodiment may be appropriately changed without departing from the scope of the invention.

산업상 이용가능성Industrial applicability

이상과 같이, 본 발명에 관한 모션컨트롤러 및 성형기는, 모션컨트롤러에 의하여 동작제어되는 기계장치의 이상검지를 행하는 데 유용하다.As described above, the motion controller and molding machine according to the present invention are useful for detecting abnormalities in a mechanical device whose operation is controlled by the motion controller.

1 사출성형기
10 장치본체
11 사출장치
12 형체장치
43 금형장치
100A~100X 모터드라이버
110A~110X 모터
120A~120X 인코더
140 외부센서
160 HMI
161 디스플레이
200 제어유닛
201 모션컨트롤러
210 아날로그입력유닛
220 인코더수신회로
230 외부센서수신회로
240 FPGA
241 위치·속도계측시스템
242 외부센서계측시스템
243 데이터수집시스템
244 이상검지시스템
245 출력부
250 마이크로컴퓨터
251 모션컨트롤시스템
261 데이터수집블록
262 데이터전처리블록
263 데이터처리블록
264 데이터출력블록
270 기억장치
B1 구간선택버튼
B2 계측대상선택버튼
B3 임계값설정버튼
B4 출력처선택버튼
B5 상태표시란
B6 개시·정지버튼
B7 데이터전처리선택버튼
B8 데이터처리선택버튼
Ld 상세설정리스트
Ls 간이설정리스트
1 Injection molding machine
10 Device body
11 Injection device
12 Shape Device
43 Mold device
100A~100X motor driver
110A~110X motor
120A~120X Encoder
140 External Sensor
160 HMI
161 display
200 control unit
201 Motion Controller
210 analog input unit
220 Encoder receiving circuit
230 External sensor receiving circuit
240 FPGA
241 Position and velocity measurement system
242 External sensor measurement system
243 Data Collection System
244 Anomaly Detection System
245 Output section
250 Microcomputer
251 Motion Control System
261 Data Collection Block
262 Data preprocessing block
263 Data Processing Block
264 data output block
270 memory device
B1 Section Selection Button
B2 Measurement target selection button
B3 Threshold Setting Button
B4 Output Selection Button
B5 Status Indicator
B6 Start/Stop Button
B7 Data Preprocessing Selection Button
B8 Data Processing Selection Button
Ld detailed settings list
Ls simple settings list

Claims (11)

기계장치의 동작을 제어하는 모션컨트롤러로서,
상기 기계장치에 설치한 외부센서에 의하여 계측된 데이터를 수집하는 데이터수집부와,
상기 기계장치의 동작제어에 이용하는 제어정보 및 상기 데이터수집부에 의하여 수집된 계측데이터에 근거하여, 상기 기계장치의 이상을 검지하는 이상검지부와,
상기 외부센서가 접속되는 신호단자와,
마이크로컴퓨터와 FPGA를 구비하고,
상기 외부센서가 계측하는 데이터는, 상기 기계장치의 진동에 관한 데이터를 포함하며,
상기 제어정보는, 상기 기계장치를 구동하는 모터의 위치정보 및 속도정보와, 상기 기계장치에 대한 모션지령정보를 포함하고,
상기 데이터수집부는, 상기 모터의 위치정보 및 속도정보, 또는, 상기 모션지령정보에 근거하여, 상기 계측데이터를 수집하며,
상기 마이크로컴퓨터에는, 모션지령을 생성하는 모션컨트롤시스템이 실장되고,
상기 FPGA에는, 상기 데이터수집부 및 상기 이상검지부가 실장되어 있는,
모션컨트롤러.
As a motion controller that controls the operation of a mechanical device,
A data collection unit that collects data measured by an external sensor installed in the above-mentioned machine device,
An abnormality detection unit that detects an abnormality in the mechanical device based on the control information used for the operation control of the mechanical device and the measurement data collected by the data collection unit,
The signal terminal to which the above external sensor is connected,
Equipped with microcomputers and FPGAs,
The data measured by the above external sensor includes data regarding the vibration of the machine device.
The above control information includes position information and speed information of the motor driving the mechanical device and motion command information for the mechanical device.
The above data collection unit collects the measurement data based on the position information and speed information of the motor, or the motion command information.
The above microcomputer is equipped with a motion control system that generates motion commands.
The above FPGA has the data collection unit and the abnormality detection unit mounted on it.
Motion controller.
제1항에 있어서,
상기 모터의 위치정보 및 속도정보는, 당해 모터에 마련된 인코더로부터의 신호에 근거하여 취득되는, 모션컨트롤러.
In the first paragraph,
A motion controller in which the position information and speed information of the above motor are acquired based on a signal from an encoder provided in the motor.
제2항에 있어서,
상기 데이터수집부는, 상기 모션지령정보에 근거하는 트리거신호에 의하여, 데이터수집타이밍을 설정하는, 모션컨트롤러.
In the second paragraph,
The above data collection unit is a motion controller that sets data collection timing by a trigger signal based on the above motion command information.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
디스플레이를 갖는 기기와 접속 가능하게 구성되고,
유저조작에 근거하여 이상검지내용을 설정하는 설정화면을 상기 디스플레이에 표시시키는 마이크로컴퓨터를 구비하는, 모션컨트롤러.
In any one of claims 1 to 3,
It is configured to be connected to a device having a display,
A motion controller having a microcomputer that displays a setting screen for setting abnormality detection contents based on user operation on the display.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외부센서는, 가속도센서, 마이크로폰, 압력센서, 자이로센서 및 변형게이지 중 적어도 1개를 포함하는, 모션컨트롤러.
In any one of claims 1 to 3,
A motion controller wherein the external sensor includes at least one of an acceleration sensor, a microphone, a pressure sensor, a gyro sensor, and a strain gauge.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
시리얼통신용, 아날로그신호용 및 I/O용을 포함하는 복수의 신호단자를 구비하는, 모션컨트롤러.
In any one of claims 1 to 3,
A motion controller having multiple signal terminals, including those for serial communication, analog signals, and I/O.
제6항에 있어서,
상기 복수의 신호단자는, 상기 기계장치의 동작제어에 통상 필요한 수량보다 많은, 모션컨트롤러.
In Article 6,
The above plurality of signal terminals are a motion controller having a number greater than that normally required for controlling the operation of the mechanical device.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호단자에 입력되는 상기 외부센서의 센서신호의 파형을 표시하는 디스플레이와,
유저조작에 근거하여, 상기 외부센서의 신호에 대한 이상판정용의 임계값을 상기 디스플레이 상에서 설정하는 임계값설정버튼을 구비하는, 모션컨트롤러.
In any one of claims 1 to 3,
A display that displays the waveform of the sensor signal of the external sensor input to the signal terminal,
A motion controller having a threshold setting button for setting a threshold value for abnormality judgment of a signal from the external sensor on the display based on user operation.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이상검지부는, 상기 외부센서에 의해서 계측된 데이터와, 상기 기계장치를 구동하는 모터의 위치정보 및 속도정보와, 상기 기계장치에 대한 모션지령정보에 근거하여, 상기 기계장치의 이상을 검지하는, 모션컨트롤러.
In any one of claims 1 to 3,
The above-mentioned abnormality detection unit is a motion controller that detects an abnormality in the mechanical device based on data measured by the external sensor, position information and speed information of a motor driving the mechanical device, and motion command information for the mechanical device.
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