CN107225744B - 注射成形机的异常检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种注射成形机的异常检测装置，能够监视可动部动作的全部区间，在可动部的动作为短时间期间能够缩短异常的检测时间。该异常检测装置具备：伺服用CPU；物理量检测部，其检测施加给使注射成形机所具备的可动部动作的伺服电动机的负荷等物理量；第一存储部，其能够由伺服用CPU直接读写；以及第二存储部，其不能够由上述伺服用CPU直接读写，在上述第一存储部和上述第二存储部中存储基准物理量，上述伺服用CPU在从上述第一存储部读出的基准物理量与当前物理量之间的偏差即第一物理量偏差和从上述第二存储部读出的基准物理量与当前物理量之间的偏差即第二物理量偏差中的任意一个超过了阈值时，输出使可动部停止或减速的指令。
Description
技术领域
本发明涉及一种注射成形机，特别涉及一种注射成形机的异常检测装置。
背景技术
在使用注射成形机制造成形品的注射成形循环的模开合动作或成形品顶出动作中，与时间或可动部的位置对应地将驱动上述可动部的电动机的负荷存储为基准负荷，进而将所存储的上述基准负荷和实际的电动机负荷与时间或可动部的位置对应而依次进行比较，根据其偏差是否超过了预先设定的阈值来检测模开合动作或顶出动作的异常，使注射成形机瞬间停止，由此防止机构部和金属模具的破损。
例如，日本特开2001-030326号公报以及日本特开2001-038775号公报公开了一种用于防止上述破损的异常检测技术，即将通过计算进行了正常的模开合动作或顶出动作的至少过去一次的负荷或多次的动作移动平均值而得到的负荷设定为基准负荷。
但是，在背景技术说明的日本特开2001-030326号公报以及日本特开2001-038775号公报中公开的技术有以下的问题。在日本特开2001-030326号公报以及日本特开2001-038775号公报公开的技术中，在将驱动可动部的电动机的负荷存储为基准负荷时，经由伺服用CPU保存在数据保存用RAM中。此时，数据保存用RAM的保存容量大，因此能够保存大容量的基准负荷，但是另一方面需要将数据从伺服用CPU传输给数据保存用RAM，因此会产生数据传输的通信延迟。此时，会产生从发生异常到进行检测为止的时间延迟的问题。另外，当在能够由伺服用CPU直接读写的RAM中进行保存时，虽然不会产生数据传输的通信延迟，但是通常能够由伺服用CPU直接读写的RAM的保存容量小，因此难以保存大容量的基准负荷。其结果会有以下问题，即当可动部的动作持续了长时间时，难以监视动作的全部区间。
发明内容
因此本发明是为了解决上述问题而提出的，目的在于提供一种注射成形机的异常检测装置，通过将用于异常检测的基准负荷保存到大容量的RAM和能够由伺服用CPU直接读写的RAM两者中，即使在可动部的动作持续了长时间的情况下也能够监视动作的全部区间，在可动部的动作持续比较短的时间时能够缩短从产生异常到进行检测为止的时间延迟。
本发明的注射成形机的异常检测装置具备：伺服用CPU；驱动部，其根据来自该伺服用CPU的指令驱动控制伺服电动机来驱动可动部；物理量检测部，其将施加给上述伺服电动机的负荷、上述伺服电动机的速度、流过上述伺服电动机的电流和上述伺服电动机的位置偏差中的任意一个检测为物理量；以及第一存储部和第二存储部，其使上述物理量与上述可动部的动作中的经过时间或上述可动部的动作中的位置对应起来存储为基准物理量，该异常检测装置在将上述第一存储部和第二存储部分别存储的上述基准物理量和当前检测的物理量与上述可动部进行动作的经过时间或者可动部的动作位置对应而依次进行比较来求出第一物理量偏差和第二物理量偏差，在任意一个物理量的偏差超过了阈值时，检测出异常，上述第一存储部能够由上述伺服用CPU直接读写，上述第二存储部不能够由上述伺服用CPU直接读写，上述伺服用CPU在从上述第一存储部读出的基准物理量与当前物理量之间的偏差即第一物理量偏差和从上述第二存储部读出的基准物理量与当前物理量之间的偏差即第二物理量偏差中的任意一个超过了阈值时，输出使可动部停止或减速的指令。
在上述本发明的注射成形机的异常检测装置中，上述第一存储部比上述第二存储部的存储容量少或者每单位存储容量的单价高。
在上述本发明的注射成形机的异常检测装置中，上述第一存储部是伺服用CPU的内部RAM或者通过存储器总线与伺服用CPU连接的外部RAM。
根据本发明能够提供一种注射成形机的异常检测装置，即使在可动部的动作持续了长时间的情况下也能够监视动作的全部区间，在可动部的动作比较短的时间时能够缩短从产生异常到进行检测为止的时间延迟。
附图说明
通过参照附图说明以下实施例，能够更加明确本发明的上述以及其他目的、特征。这些图中：
图1是表示当可动部的动作时间较短时本发明注射成形机的异常检测装置的反应时间的图。
图2是表示当可动部的动作时间较长时本发明注射成形机的异常检测装置的反应时间的图。
图3是本发明一个实施方式的注射成形机的异常检测装置的主要部件结构图。
图4是本发明一个实施方式的注射成形机的异常检测装置的概略功能框图。
具体实施方式
以下，结合附图说明本发明的实施方式。
本发明的注射成形机的异常检测装置将在正常状态中驱动可动部时的驱动开始时间点起的时间或与可动部的位置对应的驱动可动部的伺服电动机的物理量(施加给伺服电动机的负荷、伺服电动机的速度、伺服电动机的驱动用电流的电流值、伺服电动机的位置偏差)作为基准物理量，保存在能够由伺服用CPU直接读写的RAM、不能够由伺服用CPU直接读写的RAM中，使用存储在这2个RAM中的基准物理量来进行可动部的异常检测。
能够由伺服用CPU直接读写的RAM是指经由内部总线与伺服用CPU连接的闪存等内部RAM和经由外部总线与伺服用CPU连接的伺服用CPU的主存储器或共享存储器等外部RAM，是能够不经由伺服用CPU以外的CPU读写的RAM。能够由伺服用CPU直接读写的RAM在伺服用CPU控制伺服电动机的过程中被逐次存取，因此要求能够应对与伺服电动机的控制对应的高速的数据读写，需要使用存取速度比较快且每单位存储容量的单价比较高的存储器芯片。因此，考虑成本而大多只搭载所需最低限度的存储容量。
另一方面，不能够由伺服用CPU直接读写的RAM是在由伺服用CPU进行读写时需要经由伺服用CPU以外的其他CPU进行读写的存储器，是只通过在伺服用CPU上执行的加载指令和存储指令不能够读写数据的RAM。在由伺服用CPU对这种RAM进行数据读写时，伺服用CPU使用经由了扩展总线等的传输命令与其他CPU交换数据，由交换了数据的其他CPU进行该数据对RAM的直接读写，因此数据的读写会产生延迟。
作为不能够由伺服用CPU直接读写的RAM例如有能够由进行数值控制的CPU直接读写的RAM等。数值控制用CPU直接使用的RAM被用于数值控制处理，因此准备比较大的存储容量，另一方面，大多使用每单位存储容量的单价低的存储器芯片。
这样，将过去针对能够由伺服用CPU直接读写的RAM(以下作为第一存储部)和不能够由伺服用CPU直接读写的RAM(以下作为第二存储部)这两种RAM检测出的物理量与从可动部的动作开始起的时间或可动部的位置坐标相关联，存储为基准物理量，使用该基准物理量进行可动部的异常检测，由此如以下所示当可动部的动作时间为短时间时和当可动部的动作时间为长时间时，能够进行分别发挥RAM优点进行异常检测处理。
<当可动部的动作时间为短时间时>
当可动部的动作时间为短时间时，动作过程中存储的基准物理量的点数(采样点数)少，因此为了存储异常检测用的基准物理量所需要RAM容量为小容量。此时，如图1所示，使用根据从可动部检测出的当前物理量与保存在第一存储部中的基准物理量计算出的第一物理偏差、根据从可动部检测出的当前物理量与保存在第二存储部中的基准物理量计算出的第二物理偏差两者来进行异常检测。第一物理量偏差根据保存在第一存储部中的基准物理量来进行计算，因此在根据第一物理量偏差进行异常检测的情况与根据第二物理量偏差进行异常检测的情况相比，能够从异常的产生起几乎没有延迟地检测出该异常。
<当可动部的动作时间为长时间时>
当可动部的动作时间为长时间时，应该在动作过程中存储的基准物理量的点数(采样点数)多，因此为了存储异常检测用的基准物理量所需要的RAM容量为大容量。此时，如图2所示，第一存储部有可能存储容量不足，此时对于预定的动作时间(最大存储时间)以后不能够根据第一物理量偏差检测异常，但是因为在第二存储部中也保存了基准物理量，所以即使对于产生某种程度的延迟的最大存储时间以后也能够根据第二物理量偏差来检测异常。
图3是本发明一个实施方式的注射成形机的异常检测装置1的主要部件结构图。
异常检测装置1具有伺服控制用的微型处理器即伺服用CPU10、数值控制用的微型处理器即CNC用CPU20、可编程控制器用的微型处理器即PMC用CPU30、能够由各CPU直接读写的共享RAM40，经由总线50选择相互的输入输出从而能够在各个微型处理器之间进行信息传输。
伺服用CPU10与存储了进行位置环路、速度环路、电流环路的处理的伺服控制专用的控制程序的ROM(未图示)、用于数据的暂时存储的RAM11连接。伺服用CPU10与根据来自该伺服用CPU10的指令驱动合模用、注射用、螺杆旋转用、顶出器用等各轴的伺服电动机13的伺服放大器12连接，从安装在各轴的伺服电动机13中的位置/速度检测器14的输出被反馈给伺服用CPU10。根据来自位置/速度检测器14的位置反馈信号通过伺服用CPU10来计算各轴的当前位置，更新存储在各轴的当前位置存储寄存器(未图示)中。
图3中只表示了驱动合模机构的伺服电动机13和安装在该伺服电动机13上并通过该伺服电动机13的旋转位置来检测可动金属模具的位置等的位置/速度检测器14，但是固紧用、注射用、顶出器用等各轴的结构都与此相同。
另外，存储有整体控制注射成形机的自动运行程序等的ROM(未图示)以及用于运算数据的暂时存储等的RAM12与CNC用CPU20连接，存储有控制注射成形机的顺序动作的顺序程序等的ROM(未图示)以及用于运算数据的暂时存储等的RAM31与PMC用CPU30连接。
由非易失性存储器构成的共享RAM40是伺服用CPU10、CNC用CPU20、PMC用CPU30能够分别直接读写的存储器，被用作存储注射成形作业相关的成形条件和各种设定值、参数、宏变量等的成形数据保存用的存储器。
通过以上的结构，PMC用CPU30控制注射成形机整体的顺序动作，CNC用CPU20根据运行程序和存储在共享RAM40中的成形条件等对各轴的伺服电动机13进行移动指令的分配，伺服用CPU10根据对各轴分配的移动指令和通过位置/速度检测器14检测出的位置以及速度的反馈信号等，与现有技术同样地进行位置环路控制、速度环路控制进而电流环路控制等伺服控制，执行所谓的数字伺服处理。
上述结构与现有的注射成形机的控制装置没有变化，本发明的注射成形机的异常检测装置1由该控制装置构成。另外，与现有的控制装置不同的点为，当检测出在注射成形机的可动部产生的异常时，在能够由伺服用CPU10直接读写的RAM11等第一存储部和不能够由伺服用CPU10直接读写的RAM21等第二存储部中保存基准物理量，使用在这2个存储部中存储的基准物理量来进行可动部的异常检测。
在可动部的异常检测中，基于根据从可动部检测出的当前物理量和保存在第一存储部中的基准物理量而计算出的第一物理偏差量、根据从可动部检测出的当前物理量和保存在第二存储部中的基准物理量而计算出的第二物理偏差量来进行，但是由于第一存储部能够由伺服用CPU10直接读写，因此伺服用CPU10计算从第一存储部读出的基准物理量与当前物理量之间的偏差即第一物理量偏差来进行异常检测，由此能够从异常产生起几乎没有延迟地检测出该异常。因此，最好由伺服用CPU10进行计算第一物理量偏差的处理。
另外，第二存储部不能够由伺服用CPU10直接读写，因此伺服用CPU10为了计算从第二存储部读出的基准物理量与当前物理量之间的偏差即第二物理量偏差，需要将经由能够对第二存储部直接读写的其他CPU从第二存储部读出的基准物理量进行传输。可以由伺服用CPU10进行计算第二物理量偏差的处理，也可以由其他CPU(使用RAM21作为第二存储部时为CNC用CPU20、使用RAM31作为第二存储部时为PMC用CPU30)来进行。
另外，作为检测可动部负荷的单元，可以在伺服电路中构成公知的干扰负荷观测器来检测负荷，或者也可以在可动部准备应变仪等检测部来进行检测。或者也可以根据伺服电动机13的驱动电流来检测负荷。或者可以根据在可动部的前进方向的反方向施加了负荷时伺服电动机13的速度下降、在与可动部的前进方向相同的方向施加了负荷时伺服电动机13的速度上升来检测负荷。或者可以根据在可动部的前进方向的反方向施加了负荷时伺服电动机13的位置偏差增大、在与可动部的前进方向相同的方向施加了负荷时伺服电动机13的位置偏差减少来检测负荷。
图4是表示用于说明在具备了图3所示的注射成形机的异常检测装置1中检测可动部的异常的动作的功能框图。图4表示作为第一存储部110而使用图3的RAM11，作为第二存储部30使用了图3的RAM21的结构例，图4的中央虚线的左侧表示在伺服用CPU10侧的动作，中央虚线的右侧表示在CNC用CPU20侧的动作。另外，图4的物理量检测部100以及第一异常检测部120是表示分别在伺服用CPU10上执行物理量检测功能的系统程序、异常检测功能的系统程序而提供的功能的功能单元，第二异常检测部140以及数据管理部150是表示分别在CNC用CPU12上执行异常检测功能的系统程序、执行数据管理功能的系统程序而提供的功能的功能单元。
以下，根据图4说明本实施方式的注射成形机的异常检测装置的动作。
物理量检测部100检测基于来自安装在伺服电动机13上的位置/速度检测器14的位置反馈信号的伺服电动机13的位置和速度、伺服电动机13的驱动用电流值等物理量。物理量检测部100检测出的物理量被存储在第一存储110和第二存储部130中，并且通知给第一异常检测部120和第二异常检测部140。经由数据管理部150进行从物理量检测部100向第二存储部130的物理量的存储以及对第二异常检测部140的物理量的通知。第二异常检测部140在使由物理量检测部100进行通知的当前物理量和从第二存储部130读出的基准物理量与可动部进行动作的经过时间或可动部的动作位置对应而依次进行比较求出的偏差超过了阈值时，将异常通知给第一异常检测部120。当第一异常检测部120从第二异常检测部140接到异常的通知时，或者当使由物理量检测部100进行通知的当前物理量和从第一存储部110读出的基准物理量与可动部进行动作的经过时间或可动部的动作位置对应而依次进行比较求出的偏差超过了阈值时，将使可动部停止或减速的指令通知给伺服放大器12。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述实施方式的例子，能够通过增加适当的变更以各种方式来实施。
例如，在上述实施方式中，在可动部的一次动作中，将从可动部的动作开始后到在第一存储部110所准备的存储区域中能够存储的最大存储时间(最大采样点数)为止由物理量检测部100检测出的物理量存储在第一存储部110和第二存储部130双方中，关于之后的到可动部的一次动作结束为止的由物理量检测部100检测出的物理量存储在第二存储部130中，但是，例如在可动部的一次动作中，将从可动部的动作开始后到在第一存储部110所准备的存储区域中能够存储的最大存储时间(最大采样点数)为止由物理量检测部100检测出的物理量只存储在第一存储部110中，关于之后的到可动部的动作结束为止由物理量检测部100检测出的物理量存储在第二存储部130中。在这样构成的情况下，第一异常检测部120(伺服用CPU10)根据从第一存储部110读出的基准物理量来进行从可动部的动作开始到最大存储时间(最大采样点数)为止的物理量的检查，这以后的检查由第二异常检测部140(CNC用CPU20)根据从第二存储部130读出的基准物理量来进行即可。
另外，在上述实施方式中，关于存储在第一存储部110和第二存储部130中的基准物理量，可以将在过去的可动部动作中检测出的物理量与从可动部的动作开始起的时间或可动部的位置坐标关联后直接作为基准物理量，但是也可以如日本特开2001-030326号公报以及日本特开2001-038775号公报中公开的技术那样，在存储了过去的多次物理量的基础上，根据从该多次物理量计算出的统计量(平均值等)来计算基准物理量。
进一步，在上述图4的例子中示出了第二异常检测部140在CNC用CPU20侧进行动作的例子，但是也可以在伺服用CPU10侧使第二异常检测部140动作。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述实施方式的例子，而能够通过增加适当的变更以其他方式来实施。
Claims (3)
1.一种注射成形机的异常检测装置，具备：伺服用CPU；驱动部，其根据来自该伺服用CPU的指令驱动控制伺服电动机来驱动可动部；物理量检测部，其将施加给上述伺服电动机的负荷、上述伺服电动机的速度、流过上述伺服电动机的电流和上述伺服电动机的位置偏差中的任意一个检测为物理量；以及第一存储部和第二存储部，其使上述物理量与上述可动部动作中的经过时间或上述可动部动作中的位置对应起来存储为基准物理量，该异常检测装置在将上述第一存储部和第二存储部分别存储的上述基准物理量和当前检测的物理量与上述可动部进行动作的经过时间或者可动部的动作位置对应而依次进行比较来求出第一物理量偏差和第二物理量偏差，在任意一个物理量偏差超过了阈值时，检测出异常，该注射成形机的异常检测装置的特征在于，
上述第一存储部能够由上述伺服用CPU直接读写，上述第二存储部不能够由上述伺服用CPU直接读写，上述伺服用CPU在从上述第一存储部读出的基准物理量与当前物理量之间的偏差即第一物理量偏差和从上述第二存储部读出的基准物理量与当前物理量之间的偏差即第二物理量偏差中的任意一个超过了阈值时，输出使可动部停止或减速的指令。
2.根据权利要求1所述的注射成形机的异常检测装置，其特征在于，
上述第一存储部比上述第二存储部的存储容量少或者每单位存储容量的单价高。
3.根据权利要求1所述的注射成形机的异常检测装置，其特征在于，
上述第一存储部是伺服用CPU的内部RAM或者通过存储器总线与伺服用CPU连接的外部RAM。
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