CN1761560A - 成型机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明目的在于提供一种能够可靠地判断成型机是否发生异常的成型机及其控制方法。该成型机具有：异常判定指标取得处理机构，取得用于判断成型机是否发生异常的异常判定指标；积分处理机构，将取得的异常判定指标积分并算出积分值；异常判定处理机构，根据前述积分值，判断成型机是否发生异常。在这种情况下，由于根据异常判定指标的积分值进行异常判定处理，因此可除去异常判定指标产生中的高频成分。另外，即使异常指标由于跳动、时间误差等产生噪声，也可抵消噪声的影响。因而，可正确地进行异常判定处理，能够可靠地判断成型机是否发生异常。

Description

成型机及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种成型机及其控制方法。

背景技术

以往，在作为通过驱动电机的规定机械装置的成型机，例如注塑成型机中，设置有用于判断是否发生异常的异常判断装置。

在上述注塑成型机中，通过将在加热缸内被加热熔融的树脂填充到金属模装置的空腔空间内，并在此空腔空间内冷却、凝固，从而成型为成型品。为此，上述金属模装置具有固定模和可动模，通过由驱动合模装置的曲柄连杆机构使上述可动模进退、并相对于上述固定模接触、分离，从而进行金属模装置的闭模、合模及开模。

并且，在作为驱动上述曲柄连杆机构的机构而使用电机的电动式合模装置中，通过向上述电机线圈供给电流，驱动电机来产生旋转，将该旋转产生的旋转运动通过例如滚珠螺杆(ボ一ルねじ)变换为直线运动，将该直线运动传递给上述曲柄连杆机构。因此，通过将上述电机的输出轴和构成滚珠螺杆的球状螺母及滚珠螺杆轴中的一方，例如和滚珠螺杆轴相连接，并且，通过连接构成上述曲柄连杆机构的十字头(クロスヘツド)和上述球状螺母、并将输出轴的旋转传递给滚珠螺杆轴，使球状螺母进退，以使上述十字头进退。

设有用于驱动上述电机的控制部，该控制部的开闭模处理机构通过进行的开闭模处理，控制例如代表闭模时的可动压板前进速度的电机的旋转速度、即电机旋转速度，或控制代表合模时的合模力的电机的转矩、即电机转矩。

为此，设定有代表成为目标的电机转矩的目标电机转矩，并由电流传感器检测出被供给上述线圈的电流。并且，上述控制部读取上述目标电机转矩及被检测出的电流、即检测电流，根据目标电机转矩及检测电流进行反馈控制，控制供给上述电机的电流。

在此，有可能在固定模和可动模之间挟有异物，此时，若继续驱动上述电机，则金属模装置、曲柄连杆机构、马达等有受损的可能。因此，通过上述异常判定装置，根据检测电流算出规定的电流检测值，根据该电流检测值判断注塑成型机是否发生异常，若发生异常则停止注塑成型机。

图1为以往的合模装置中显示电机旋转速度与电流检测值关系的时间图，图2为以往的异常判定装置中显示基准电流值与电流检测值关系的时间图。

在闭模时，电机根据规定的目标电机转矩被驱动，其结果，可动压板伴随着闭模的开始被加速，以预定的速度高速地前进，接着再减速，使可动模与固定模接触，进行模接触，此后，使曲柄连杆机构延伸以产生规定的合模力，进行加减速并停止。此时，电机旋转速度例如如图1的线L1所示地变化。即，电机旋转速度在时间t0时从零(0)开始按规定的加速度升高，在时间t1成为匀速，在时间t2时按规定的减速度降低，在时间t3再次成为匀速，在时间t4进行模接触，之后，至时间t5之间进行加减速，最终在时间t5成为零。

随之，电流检测值如图1的线L2所示地变化。在此，如图2所示，在电机旋转速度以规定的加速度升高期间根据估计的电流检测值的最大值ip设定基准电流值α，上述异常判定装置在电流检测值比基准电流值α大时，判断注塑成型机发生异常。

但是，在上述以往的异常判定装置中，在例如从时间t0至时间t1之间，电机旋转速度按规定的加速度升高的情况下，由于电流检测值变大，能判断注塑成型机是否发生异常，但在从时间t1至时间t4之间，电机旋转速度为匀速，或按规定的减速度降低，电流检测值变小的情况下，电流检测值与基准电流值α的差将变大。

从而，由时间t1开始至时间t4之间即使固定模和可动模之间夹持有异物，电流检测值变大，也难以判断注塑成型机是否发生异常。

因此，考虑如下的异常判定装置，即根据估计的电流检测值将基准电流值α模型化，在电流检测值比随时间的经过而共同变化的基准电流值α(t)大时，则判断注塑成型机发生异常。

图3为示出以往的其他异常判定装置的基准电流值及电流检测值关系的时间图。

在此情况下，对应于线L2所示的电流检测值，如线L3所示地设定基准电流值α(t)。所以，即使如从时间t1至时间t4之间那样，电机旋转速度为匀速或按规定的减速度降低，电流检测值变小的情况下，电流检测值与基准电流值α(t)的差也不会变大。

结果，在从时间t1至时间t4期间，在固定模和可动模之间夹持有异物，电流检测值变大的情况下，能够可靠地判断出在注塑成型机发生异常。

可是，由于在根据实际的检测电流算出的电流检测值中会产生由跳动(跳上り)、高频成份、时间误差等造成的噪声，因此会错误地判断出注塑成型机发生了异常。

图4为示出以往的异常判定装置中的异常判断状态的第1图，图5为示出以往的异常判定装置中的异常判断状态的第2图。

在图中，L2为表示电流检测值的线，L3为表示基准电流值α(t)的线，L4、L5为表示根据实际检测出的电流算出的电流检测值的线，L6为表示估计的电流检测值的线。

在图4中，如从时间t0至时间t1之间、从时间t3至时间t4之间等那样，电流检测值变大后成为恒定时，会发生由于过调节而产生的跳动m1、m2，随之，电流检测值变得比基准电流值α(t)大。再者，由于在算出的电流检测值中含有较多的高频成分m3，电流检测值变得比基准电流检测值α(t)大。

另外，随着合模装置机械的“咔嗒”等，如图5所示，在由线L5所示的根据实际的检测电流算出的电流检测值和由线L6表示的估计的电流检测值之间会发生时间误差，在此情况下，电流检测值变得比基准电流值α(t)大。

如此，在由于跳动m1、m2、高频成分m3、时间误差等产生噪声，电流检测值变得比基准电流值α(t)大时，尽管在固定模和可动模之间未夹持有异物，也会错误地判断为注塑成型机发生了异常。

发明内容

本发明的目的为解决上述以往异常判定装置的问题，提供了一种能够可靠地判断成型机是否发生异常的成型机及其控制方法。

为此，在本发明的成型机中，具有：异常判定指标取得处理机构，取得用于判断成型机是否发生异常的异常判定指标；积分处理机构，将取得的异常判定指标积分并算出积分值；异常判定处理机构，根据上述积分值判断成型机是否发生异常。

在此情况下，由于根据异常判定指标的积分值进行异常判定处理，因此能够除去异常判定指标中产生的高频成分。另外，即使由于异常判定指标跳动、时间误差等产生噪声，也可抵消噪声的影响。因而，能正确地进行异常判定处理，能够可靠地判断成型机是否发生异常。

附图说明

图1为示出以往的合模装置中的电机旋转速度与电流检测值关系的时间图，

图2为示出以往的异常判定装置中的基准电流值与电流检测值关系的时间图，

图3为示出以往其他的异常判定装置中的基准电流值与电流检测值关系的时间图，

图4为示出以往的异常判定装置中的异常判定状态的第1图，

图5为示出以往的异常判定装置中的异常判定状态的第2图，

图6为本发明实施方式的注塑成型机的功能框图，

图7为示出本发明实施方式的金属模装置与合模装置的示意图，

图8为本发明实施方式的驱动控制装置的示意图，

图9为本发明实施方式的控制部及存储器的框图，

图10为示出本发明实施方式中基准图形制作部动作的框图，

图11为示出本发明实施方式的电流检测值及积分值关系的时间图，

图12为示出本发明实施方式的平均积分值的时间图，

图13为示出本发明实施方式的实际图形及基准图形关系的时间图，

图14为示出本发明实施方式的差的时间图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明。此时，对作为机械装置的成型机、例如注塑成型机加以说明。

图6为本发明实施方式的注塑成型机的功能框图。

在图中，37为作为电流检测值计算部，作为取得用于判断注塑成型机是否发生异常的异常判定指标的异常判定指标取得处理机构；38为积分器，作为将取得的异常判定指标积分并算出积分值的积分处理机构；53为异常判定部，作为根据上述积分值判断注塑成型机是否发生异常的异常判定处理机构。

图7为示出本发明实施方式的金属模装置及合模装置的示意图，图8为本发明实施方式的驱动控制装置的示意图，图9为本发明实施方式的控制部及存储器的框图，图10为示出本发明实施方式的基准图形制作部动作的框图，图11为示出本发明实施方式的电流检测值与积分值关系的时间图，图12为示出本发明实施方式的平均积分值的时间图，图13为示出本发明实施方式的实际图形及基准图形关系的时间图，图14为示出本发明实施方式的差的时间图。

在图中，10为注塑成型机的合模装置，11为作为第1固定部的固定压板，12为作为支承板(ベ一スプレ一ト)的、且作为第2固定部的肘节支撑(トグルサポ一ト)，在上述固定压板11与肘节支撑12之间架设着未图示的连杆。另外，14为与上述固定压板11对面设置并沿上述连杆自由进退地(在图7中在左右方向移动)被设置的作为可动部的可动压板，在上述固定压板11的与可动压板14相对置的面上及上述可动压板14的与上述固定压板11相对置的面上分别安装有作为第1金属模的固定模15和作为第2金属模的可动模16。再者，由固定模15及可动模16构成金属模装置。此外，在上述可动压板14的后端(图7中的左端)上，设置有未图示的顶出装置(エジエクタ)，在肘节支撑12的后端，设置有作为合模用的驱动部的电机48(M)。该电机48具有定子、及可自由旋转地被设置于比该定子更靠直径方向内方的转子，上述定子备有U相、V相及W相的各线圈。并且，通过向该各线圈供给U相、V相及W相的电流IU、IV、IW，可驱动电机48。被供给上述各线圈的各电流IU、IV、IW中的电流IU、IV通过作为电流检测部的电流传感器26、27被检测。再有，在本实施方式中，作为电机48使用伺服电机。

为了驱动上述电机48，设置有：作为驱动源的交流电源部42，将从该电源部42供给的交流电流整流的整流电路28，平滑整流电流并产生成直流电流的电容器C，及接受直流电流并产生各相电流IU、IV、IW并将电流IU、IV、IW供给电机48的逆变器(インバ一タ)29等，在该逆变器29中，设置有6个作为开关元件的晶体管。

并且，在上述肘节支撑12与可动压板14之间，设置有曲柄连杆机构43。该曲柄连杆机构43具有：肘节杆44，通过销p1相对于上述肘节支撑12自由摆动地被设置；肘节臂45，被形成于上述可动压板14的后端面(在图7中的左端面)上，通过销p2相对于托架14a、并且通过销p3相对于上述肘节杆44自由摆动地被设置；以及肘节杆46，通过销p4相对于上述肘节杆44、同时通过销p5相对于十字头41自由摆动地被设置。上述十字头41可自由进退地被设置，具有作为进退部件及移动部件的功能。

另外，为了将由驱动电机48产生的旋转而形成的旋转运动变换为直线运动，并将该直线运动传递给上述十字头41，设置有作为运动方向变换部的滚珠螺杆21。该滚珠螺杆21由与电机48的输出轴35连结的作为第1变换要素的滚珠螺杆轴51、以及与该滚珠螺杆轴51螺纹配合地被设置并安装在上述十字头41上的作为第2变换要素的球状螺母23组成。再有，由上述滚珠螺杆21、十字头41、电机48等构成合模驱动装置。此外，作为上述运动方向变换部，也可使用梯形螺杆、滚柱螺杆(口一ラねじ)等替代滚珠螺杆21。

从而，可通过驱动电机48、使十字头41进退，来进行金属模装置闭模、合模及开模。即，在闭模时，控制部22的未图示的开闭模处理机构进行开闭模处理，通过将电机48向正方向驱动、使十字头41前进(在图7中向右方向移动)，能够使可动压板14前进，使可动模16与固定模15接触，以进行金属模接触。如此来进行闭模。随之，在可动模16与固定模15之间形成未图示的空腔空间。

接下来，在合模时，上述开闭模处理机构如果将上述电机48再向正方向驱动，就能够通过上述曲柄连杆机构43产生乘以连杆倍率的合模力，用该合模力将可动模16压紧在固定模15上。如此进行合模。这时，从未图示的注塑装置的注塑喷嘴注塑的作为成型材料的树脂被填充到上述空腔空间内。

另外，在开模时，通过上述开闭模处理机构向反方向驱动电机48、使十字头41后退(向图7中向左方向移动)，能够使可动压板14后退，使可动模16从固定模15离开。如此进行开模。

可是，上述开闭模处理机构例如在闭模时控制代表可动压板14前进速度的电机旋转速度NM，而在合模时控制代表合模力的电机转矩TM。

为此，在操作者操作作为操作部的操作板24设定螺杆的位置、十字头41的位置等时，作为上述开闭模处理机构的目标电机转矩设定处理机构的目标电机转矩设定部30进行目标电机转矩设定处理，设定代表成为目标的电机转矩TM的目标电机转矩TS。并且，作为上述开闭模处理机构的电流指令值发生处理机构的电流指令值发生部32进行电流指令值发生处理，根据上述目标电机转矩TS算出电流指令值ids、iqs，送入减算器dm、qm中。

另一方面，上述控制部22从电流传感器26、27读取检测电流iu、iv，根据该检测iu、iv算出检测电流iw

iw＝-iu-iv。

接下来，作为上述开闭模处理机构的三相二相变换处理机构的三相二相变换部31进行三相二相变换处理，将检测出的电流iu、iv、iw变换为d-q座标轴上的d轴电流id及q轴电流iq，并送入上述减算器dm、qm中。并且，减算器dm将电流指令值ids与d轴电流id的偏差Δid，减算器qm将电流指令值iqs与q轴电流iq的偏差Δiq送入作为上述开闭模处理机构的电压指令值算出处理机构的电压指令值发生部33中。

该电压指令值发生部33进行电压指令值计算处理，算出上述偏差Δid、Δiq为零时电压指令值vds、vqs。

接下来，作为上述开闭模处理机构的二相三相变换处理机构的二相三相变换部34进行二相三相变换处理，将电压指令值vds、vqs变换为电压指令值vus、vvs、vws，作为上述开闭模处理机构的脉冲持续时间调制信号发生处理机构的脉冲持续时间调制信号发生部36进行脉冲持续时间调制信号发生处理，算出对应电压指令值vus、vvs、vws的脉冲持续时间调制信号Mu、Mv、Mw，对驱动电路25输出该脉冲持续时间调制信号Mu、Mv、Mw。并且，该驱动电路25根据上述脉冲持续时间调制信号Mu、Mv、Mw产生驱动信号，送入逆变器29。该逆变器29接受上述驱动信号，开关各晶体管(开、闭)，产生电流IU、IV、IW。

可是，有可能在固定模15与可动模16之间夹持有异物，若此时继续驱动上述电机48，则金属模装置、曲柄连杆机构43、电机48等有损伤的可能。因此，通过异常判定装置，根据上述检测电流iu、iv、iw，算出作为用于判断注塑成型机是否发生异常的异常判定指标的电流检测值，根据该电流检测值判断注塑成型机是否发生异常，如发生异常则停止注塑成型机。

为此，上述开闭模处理机构在通常的成型开始前，试行预先设定的多次、即只n次的闭模。在此情况下，试行在用通常的成型条件注塑树脂的状态下进行。再有，在本实施方式中，上述试行作为注塑成型机的动作来进行。

即，作为上述控制部22的电流检测值计算处理机构的电流检测值计算部37进行电流检测值计算处理，对于各闭模动作，为了算出电流检测值而在每个规定的周期设定的时间(以下称‘取样时间’。)i(i＝1、2、…)读取d轴电流id及q轴电流iq，算出电流检测值Is(i)(i＝1、2、…)

Is(i)＝(id²+iq²)。

再者，由上述电流检测值计算部37构成异常判定指标取得处理机构，该异常判定指标取得处理机构进行异常判定指标取得处理，将上述电流检测值Is(i)作为用于评价随驱动电机48得到的重复再现性的异常判定指标而算出并取得。

接下来，作为上述控制部22的积分处理机构的积分器38进行积分处理，将闭模中的预先设定的规定区间，在本实施方式中是从闭模开始的时间t0到进行模接触的时间t4之间作为特定区间，将该特定区域间中的上述电流检测值Is(i)积分，算出每个取样时间i的表示电流检测值Is(i)的累积值的积分值σIs(i)(i＝1、2、…)，记录在作为记录装置的存储器39中。为此，在该存储器39中形成有图形记录区域55，该图形记录区域55具有试行闭模的次数、即n个记录区域AR1、AR2、…Arn，在各记录区域AR1、AR2、…ARn中，记录了试行闭模中每个取样时间的积分值σIs(i)。例如，在记录区域AR1中，记录了在试行第1次的闭模时取得的每个取样时间的积分值σIs(i)，在记录区域AR2中，记录了在试行第2次闭模时取得的每个取样时间的积分值σIs(i)，在记录区域ARn中，记录了在试行n次闭模时取得的每个取样时间的积分值σIs(i)。

这样，如图11所示，形成n个(在图11中为4个)积分值σIs(i)的图形，即积分值图形pt1～ptn(在图11中为积分值图形pt1～pt4)。

接下来，作为上述控制部22的平均积分处理机构的基准图形制作部52进行平均积分处理，从上述各记录区域AR1、AR2、…ARn中读取每个取样时间的积分值σIs(i)，根据该各积分值σIs(i)，作成如图12所示的基准图形Pr。该基准图形Pr是通过将上述特定区域间的积分值图形pt1～ptn平均化而作成的。

因此，上述基准图形制作部52具有加法器q1(+)及除法器q2(1/n)，算出每个取样时间i的积分值σIs(i)的平均值，即平均积分值IA(i)，

IA(i)＝∑σIs(i)/n

将平均积分值IA(i)的图形作为基准图形Pr。

接着，上述基准图形制作部52，在形成于上述图形记录区域55的记录区域ARr中记录构成基准图形Pr的平均积分值IA(i)。

如此，在作成基准图形Pr后，开始通常的成型，通过上述开闭模处理机构驱动电机48，在闭模、合模及开模的进行中，按照以下的顺序由异常判定装置进行异常判定。

首先，随着闭模读取在上述特定区间中的检测电流iu、iv、iw时，上述电流检测值计算部37用与上述相同的方法算出作为通常的动作进行闭模时的电流检测值Is(i)，上述积分器38根据电流检测值Is(i)算出积分值σIs(i)，上述基准图形制作部52根据积分值σIs(i)，作成如图13所示的表示实际积分值图形的实际值图形px。

接下来，作为上述控制部22的异常判定处理机构的异常判定部53进行异常判定处理，将基准图形pr与实际值图形px比较。即，上述异常判定部53算出实际值图形px的积分值σIs(i)与基准图形pr的平均积分值IA(i)之差∑σ，

∑σ＝σIs(i)-IA(i)

判断该差∑σ是否比预先设定的阈值β大，在差∑σ大于阈值时，判定注塑成型机发生异常。再有，上述阈值β是根据上述差∑σ中估计的最大值算出的。由上述电流检测值计算部37、积分器38、基准图形制作部52及异常判定部53构成异常判定装置。

这样，由于根据检测电流iu、iv、iw算出电流检测值Is(i)，根据该电流检测值Is(i)的积分值σIs(i)进行异常判定处理，因此能够在进行异常判定处理时将电流检测值Is(i)中产生的高频成分除去。所以，能正确地进行异常判定处理，能够可靠地判断注塑成型机是否发生异常。

此外，由于根据平均积分值IA(i)进行异常判定处理，因此能进一步抑制产生跳动、时间误差等的噪声。从而，可更正确地进行异常判定处理，能够更可靠地判定注塑成型机是否发生异常。

另外，即使假如在实际值图形px的积分值σIs(i)中由于跳动、时间误差等产生噪声，由于在基准图形pr的平均积分值IA(i)中也由于跳动、时间误差等产生噪声，伴随差∑σ的算出，噪声的影响相抵消。从而，不会产生虽然在固定模15与可动模16之间未夹持有异物，却错误地判断注塑成型机发生异常的问题。

此外，由于不需要为了除去高频成分而使用滤波器，可防止在取得用于进行判断注塑成型机是否发生异常的异常判定指标的时间时产生的延迟。从而，可提高异常判定装置的应答性。

再者，在本实施方式中，是根据检测电流iu、iv、iw算出电流检测值Is(i)、根据该电流检测值Is(i)进行异常判定处理的，但也可根据从减算器dm、qm向电压指令值发生部33中送入的偏差∑id、∑iq，及在上述电压指令发生部33算出的电压指令值vds、vqs等进行异常判定处理。

在本实施方式中，对进行闭模时的异常判定处理进行了说明，但也可适用于在由注塑装置进行注塑时、由顶出装置进行顶出销(エジエクタピン)的突出时等的异常判定处理中。在此情况下，上述异常判定处理机构判断例如顶出销中是否发生卡阻(かじり)。

另外，异常判定指标只要是驱动驱动部得到、用于评价动作的重复再现性的信息即可，在电流检测值以外，也可使用电压检测值、速度检测值、位置检测值、压力检测值、电流指令值、电压指令值等的检测值。再者，也可使用电流检测值、电压检测值、速度检测值、位置检测值、压力检测值、电流指令值、电压指令值等中的多个检测值。

再者，本发明并不只限定于上述实施方式，可根据本发明的宗旨进行多种变形，这些并不从本发明的范围内被排除。

产业上的可利用性

本发明，可利用于成型机中。

Claims (10)

1、一种成型机，其特征在于，具有：

(a)异常判定指标取得处理机构，取得用于判断成型机是否发生了异常的异常判定指标，

(b)积分处理机构，将所取得的异常判定指标积分并算出积分值，

(c)异常判定处理机构，根据所述积分值，判断成型机是否发生了异常。

2、按照权利要求1所述的成型机，其特征在于，

(a)具有平均积分处理机构，算出平均积分值，该平均积分值表示多次试行了所述成型机的动作时的各试行积分值的平均，并且，

(b)所述异常判定处理机构根据使成型机通常动作时的积分值与所述平均积分值之差，判断成型机是否发生了异常。

3、按照权利要求1所述的成型机，其特征在于，所述异常判定指标在使所述成型机动作了时的特定区间中取得。

4、按照权利要求2所述的成型机，其特征在于，

(a)由所述平均积分值构成基准图形，

(b)由使所述成型机通常动作时的积分值构成实际值图形，

(c)所述异常判定处理机构根据所述基准图形与实际值图形的比较，判断成型机是否发生了异常。

5、按照权利要求1至4中任一项所述的成型机，其特征在于，所述异常判定指标为伴随驱动驱动部得到的、用于评价重复再现性的检测值。

6、按照权利要求5所述的成型机，其特征在于，所述检测值为电流检测值、电压检测值、速度检测值、位置检测值、压力检测值、电流指令值及电压指令值中的至少一个。

7、按照权利要求1所述的成型机，其特征在于，前述异常判定指标为伴随驱动驱动部而算出的电流检测值。

8、按照权利要求1至7中任一项所述的成型机，其特征在于，所述异常判定处理机构判断固定模与可动模之间是否夹持有异物。

9、按照权利要求1至7中任一项所述的成型机，其特征在于，所述异常判定处理机构判断顶出销是否发生了卡阻。

10、一种成型机的控制方法，其特征在于，

(a)取得用于判断成型机是否发生了异常的异常判定指标，

(b)将取得的异常判定指标积分并算出积分值，

(c)根据该积分值，判断成型机是否发生了异常。

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