JP2002036321A

JP2002036321A - 射出成形機の金型状態検出装置及び方法

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Publication number: JP2002036321A
Application number: JP2000224761A
Authority: JP
Inventors: Masao Kamiguchi; 賢男上口; Tatsuhiro Uchiyama; 辰宏内山; Minoru Kobayashi; 稔小林; Shingo Komiya; 慎吾小宮
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2002-02-05
Also published as: EP1175989A2; US20020015749A1; EP1175989A3

Abstract

(57)【要約】【課題】金型の状態を安価で信頼性よく検出する。【解決手段】型開閉機構部又は製品突出し機構部を駆
動するサーボモータにかかる負荷を外乱推定オブザーバ
で求める。各成形サイクル毎この負荷を表す指標（最大
値、平均値）を求め記憶する。表示画面にこの指標をグ
ラフ表示する。この表示により負荷の経時的変化が分か
り、これにより金型の状態を監視することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機に関
し、特に射出成形機に使用される金型の経時的な変化等
による金型の状態を検出する装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、射出成形機の各機構部の状態の判
断は、動作不良の発現又はオペレータによる異音の検知
などで行われているにすぎない。又、特開平４−３６８
８３２号公報に開示されているように、型締め機構を駆
動するサーボモータの速度制御系に外乱推定オブザーバ
を組み込み、このオブザーバによって外乱負荷トルクを
算出し、型閉じ中に異常負荷が金型にかかったことを検
出して金型を保護する金型保護方法が公知である。しか
し、この金型保護は、型閉じ中に金型間に異物が残留
し、この異物によって異常負荷が生じた場合のような状
態を検出するものである。即ち、１成形サイクルにおけ
る型閉じ工程が正常に実行されているか否かを検出する
ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
技術においては、金型の状態が正常か異常かの判断は、
射出成形機近傍で作業するオペレータの五感に依存して
いたため、その判断基準がオペレータによりまちまちで
あり、たとえ異音を検知してもその時点では、すでに金
型が破損している状態であった。又、上述した金型保護
のような機能も、成形サイクルの動作の異常を検出する
ものであり、金型の経時的変化等の金型の状態を検出す
るものではない。

【０００４】射出成形を安定させるには、金型の状態を
正確に把握する必要がある。一方、温度変化や磨耗など
に起因する金型の機械的変化や、成形する樹脂材料によ
って発生するガスなどの化学的変化が金型に変化を与え
る。金型を長年使用し続けると、上述した原因等によ
り、金型には経時的変化が生じる。この変化を検出する
方法としては、圧力センサや温度センサを金型に取り付
け、各々のセンサで検出された物理量の経時的変化から
金型の状態変化を間接的に判断する方法が考えられる。
しかし、この方法では、センサの信頼性やコストの問題
があり、実質的ではない。

【０００５】そこで、本発明は、金型に特別なセンサ等
を取り付けることなく、安価でかつ信頼性も高く金型の
経時的変化を検出し、監視できる金型状態検出装置及び
方法を得ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、型開閉機構部の動作中又は突出し機構部
の動作中に、これら機構部を駆動するサーボモータに作
用する負荷を検出する負荷検出手段と、前記機構部の全
動作範囲又は設定された動作範囲における前記検出負荷
に基づいて負荷の指標（負荷の最大値、平均値等）を求
める手段と、成形サイクル毎若しくは所定成形サイクル
数毎にその成形サイクルにおける前記指標を記憶する手
段とを備え、前記記憶手段に記憶した複数の成形サイク
ルにおける前記指標に基づいて金型に作用する負荷の経
時的な変動の監視を可能にした。又、パーソナルコンピ
ュータを接続する手段を設けパーソナルコンピュータを
接続し、前記記憶手段を該接続されたパーソナルコンピ
ュータ内に設けるようにし、前記指標をパーソナルコン
ピュータに送信し、パーソナルコンピュータ内で記憶し
た複数回の成形サイクルの前記指標に基づき金型に作用
する経時的な変動の監視を可能にした。この監視は、射
出成形機の表示器又はパーソナルコンピュータの表示器
にグラフ表示することで可能にした。

【０００７】さらに、前記指標に対して許容範囲を設定
する手段を設けると共に、前記設定された許容範囲と実
際に得られた負荷の指標とを比較し、該指標が許容範囲
を外れたとき外れたことを通知する手段を設けて、通知
をするようにした。この通知手段は、前記指標が連続し
た所定回数の成形サイクルにわたり許容範囲を外れたと
き、又は、所定時間内若しくは所定回数の成形サイクル
内で所定回数以上許容範囲を外れたとき、許容範囲を外
れたことを通知するようにした。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態の要部
ブロック図で、同図において符号１はスクリュー、２は
加熱シリンダ、３は固定プラテン、４は可動プラテン
で、上記固定プラテン３及び可動プラテン４にはそれぞ
れ金型ｍ1 ，ｍ2 が取り付けられている。上記可動プラ
テン４はリアプラテン５に取り付けられた型開閉及び型
締め用のサーボモータＭ１により、型開閉及び型締め機
構部を構成するトグル機構６を介して図１中左右に移動
させられるようになっている。Ｐ１は上記サーボモータ
Ｍ１のモータ軸に取り付けらたパルスコーダ等の位置・
速度検出器である。又、可動プラテン４には、製品突出
し機構部（以下エジェクタ機構という）７を駆動する突
出し用サーボモータ（以下エジェクタ用サーボモータと
いう）Ｍ２が取り付けられており、該サーボモータＭ２
にもパルスコーダ等の位置・速度検出器Ｐ２が取り付け
られている。

【０００９】１００は射出成形機を制御するための制御
装置で、該制御装置１００はＮＣ用ＣＰＵ２３，ＰＭＣ
（プログラマブルマシンコントローラ）用ＣＰＵ２５を
有し、ＮＣ用ＣＰＵ２３には制御プログラムを格納した
ＲＯＭ２６，及び、データの一時記憶等に利用されるＲ
ＡＭ１９がバス３０で結合され、又、ＰＭＣ用ＣＰＵ２
５にはシーケンスプログラムを格納したＲＯＭ２８，デ
ータの一時記憶等に利用されるＲＡＭ２１がバス３０で
結合されている。２４はＢＡＣ（バスアービタコントロ
ーラ）で、共有ＲＡＭ２０，上記ＮＣ用ＣＰＵ２３，Ｐ
ＭＣ用ＣＰＵ２５がバス３０で接続され、該ＢＡＣ２４
で使用するバスを制御するようになっている。共有ＲＡ
Ｍ２０にはＮＣプログラムや各種設定値が記憶され、Ｎ
Ｃ用ＣＰＵ２３及びＰＭＣ用ＣＰＵ２５が共にアクセス
できる。又、該ＢＡＣ３４にはオペレータパネルコント
ローラ２７を介して表示手段及びキー入力手段を構成す
るＣＲＴ／ＭＤＩ２９が接続されている。

【００１０】１６は射出成形機の各軸のサーボモータの
出力トルク，速度，位置の制御、即ち、サーボ制御用の
ＣＰＵで、該ＣＰＵ１６にはバス３０でデータの一時記
憶に利用するＲＡＭ１７，入出力回路１８及びサーボ制
御用の制御プログラム等を記憶するサーボ共有ＲＡＭ２
２が接続され、該サーボ共有ＲＡＭ２２にはＮＣ用ＣＰ
Ｕ２３がバス接続されている。

【００１１】上記入出力回路１８にはドライバ（Ｄ／Ａ
変換器を含む）１１、１４を介して電力増幅器１０、１
３が接続され、電力増幅器１０の出力でエジェクタ用サ
ーボモータＭ２を駆動し、電力増幅器１３の出力で型開
閉及び型締用サーボモータＭ１を駆動するようになって
いる。また、入出力回路４４には電力増幅器１０、１３
の出力、即ち、エジェクタ用サーボモータＭ２、型締用
サーボモータＭ１の駆動電流をＡ／Ｄ変換器１２，１５
で変換した駆動電流値データと、位置・速度検出器Ｐ
１，Ｐ２の出力とが入力されるようになっている。又、
制御装置１００には通信ドライバ３１を介してパーソナ
ルコンピュータ３２が接続可能になっている。

【００１２】以上のような構成において、射出成形機を
稼動させると、制御装置１００は、ＰＭＣ用ＣＰＵ２５
がＲＯＭ２８に格納されたシーケンスプログラムにより
シーケンス制御を行い、ＮＣ用ＣＰＵ２３が共有ＲＡＭ
２０に格納されたＮＣプログラムによって、射出成形機
の各動作の制御を行い、各軸のサーボモータに対し移動
指令をサーボ共有ＲＡＭ２２に出力し記憶させる。サー
ボ用ＣＰＵ１６は、この各軸毎の移動指令に対し、各軸
毎のサーボモータの位置制御，速度制御，トルク制御を
行うこととなる。例えば、型閉じ指令がサーボ共有ＲＡ
Ｍ２２に入力されると、サーボ用ＣＰＵ１６は、この移
動指令と位置・速度検出器Ｐ１からのフィードバック信
号に基づいて、位置偏差量を求め、この位置偏差量にポ
ジションゲインを乗じて速度指令を求め、該速度指令か
ら、上記位置・速度検出器Ｐ１で検出されるサーボモー
タの現在速度を減じて速度偏差を求め、速度ループ処理
を行って、サーボモータへのトルク指令としての電流指
令値を求め、この電流指令値とＡ／Ｄ変換器１５，入出
力回路１８を介して入力される現在のサーボモータＭ１
の駆動電流値との差により電流ループ処理を行って、入
出力回路１８，ドライバ１４を介して電力増幅器１３に
出力し、型開閉及び型締用サーボモータＭ１を駆動制御
することとなる。なお、他のサーボモータの制御も同様
であり、これら、制御装置１００の構成、及び射出成形
機の機構部の構成も従来の射出成形機と同様である。

【００１３】本発明は、上述したような従来の射出成形
機の構成と同一の構成で、型開閉及び型締め機構を駆動
する型開閉及び型締め用サーボモータＭ１に加わる負
荷、又は、エジェクタ機構（製品突き出し機構部）７を
駆動するエジェクタ用サーボモータＭ２に加わる負荷に
よって、金型ｍ１，ｍ２の経時的変化、即ち、温度変化
や磨耗などに起因する金型ｍ１，ｍ２の機械的変化、さ
らに、樹脂材料によって発生するガスなどの化学的変化
が金型に及ぼす影響に起因して生じる金型ｍ１，ｍ２の
変化状態を監視できるようにしたものである。

【００１４】図２は、金型状態を監視するためにエジェ
クタ用サーボモータＭ２に加わる負荷の最大値（ピーク
値）を検出するためのＰＭＣ用ＣＰＵ２５が実行する処
理のフローチャートである。制御装置１００は、従来と
同様に計量、型閉じ、型締め、射出、保圧冷却、型開
き、エジェクトの各工程からなる成形サイクルを制御す
る。そして、エジェクト工程に入り、エジェクタの前進
指令が出されると、サーボ用ＣＰＵ１６が、入出力回路
１８，ドライバ１１、電力増幅器１０を介してエジェク
タ機構を駆動するエジェクタ用サーボモータＭ２を駆動
する。ＰＭＣ用ＣＰＵ２５は、エジェクタの前進開始を
検出すると（ステップａ１）、共有ＲＡＭ２０内に設け
られた図３に示すような、各成形サイクル毎のエジェク
タ前進時（後退時）の負荷トルクの最大値（ピークデー
タ）を記憶するテーブルの対応ショットの記憶データを
クリアする（ステップａ２）。なお、このピークデータ
はこのテーブルに循環して記憶され、テーブル内の最後
の記憶位置に達すると最初の記憶位置に戻り記憶され、
常に最新の所定数のショットにおけるピークデータが記
憶されるものである。

【００１５】次に、サーボモータＭ２に加わる負荷を検
出する。この負荷検出手段として、本実施形態では、サ
ーボ用ＣＰＵ１６の処理に組み込まれた外乱推定オブザ
ーバを用いる。サーボ用ＣＰＵ１６は、位置・速度ルー
プ処理周期毎、各軸の位置、速度ループ処理を行うとと
もに、外乱推定オブザーバの処理を行って外乱トルクを
推定している。ＰＭＣ用ＣＰＵ２５は、エジェクタ用サ
ーボモータＭ２に対して行われた外乱推定オブザーバの
処理により推定された外乱トルク（負荷）Ｔを読み取る
（ステップａ３）。この外乱推定オブザーバの処理につ
いては、すでに公知公用であり、先に示した特開平４−
３６８８３２号公報等に記載されているので、具体的な
処理動作は省略する。

【００１６】こうして求められた推定外乱トルクＴとレ
ジスタに記憶する最大トルクＴmaxと比較する（ステッ
プａ４）。なお、この最大トルクＴmaxを記憶するレジ
スタには、初期設定で、最初は「０」が格納されてい
る。そして、レジスタに記憶する最大トルクＴmaxより
求めた推定外乱トルクＴが大きいときには、該推定外乱
トルクＴをこのレジスタに格納し最大トルクＴmaxとす
る（ステップａ５）。又、レジスタに記憶するトルクが
今回検出された推定外乱トルクＴ以上の場合には、レジ
スタの値をそのまま保持する。

【００１７】次に、前進終了か判断し（ステップａ
６）、終了でなければステップａ３に戻り、所定周期毎
推定外乱トルクＴを検出し、ステップａ３〜ａ６の最大
推定外乱トルクＴmaxを求める処理を繰り返し実行す
る。エジェクタの前進処理が終了すると、ステップａ６
からａ７に移行し、当該Ｎサイクル目のショットにおけ
る推定外乱トルクの最大値を記憶する上記図３に示すよ
うなテーブル上の位置Ｔmax(N)に、レジスタに記憶する
Ｔmaxをセットする。

【００１８】以下、各成形サイクル（各ショット）毎の
エジェクタ前進工程毎に上述した図２に示す処理を実行
して、各成形サイクル（各ショット）毎のエジェクタ前
進時の最大推定外乱トルク、即ち最大負荷データ（ピー
クデータ）Ｔmax(1)〜Ｔmax(N)を図３に示すように記憶
する。

【００１９】同様に、エジェクタが後退するときにも、
最大負荷データを求める。この場合、移動方向が前進時
とは逆のことから、この後退時の最大負荷データをＴmi
n(1)〜Ｔmin(N)として図３では表している。この最大負
荷データＴmin(1)〜Ｔmin(N)を求める処理の図示は省略
したが、図２において、ＴmaxがＴminに代わり、ステッ
プａ１が「後退開始」、ステップａ６が「後退終了」に
代わる処理によって、エジェクタの後退時における外乱
推定トルクＴの最大値（ピークデータ）Ｔmin(1)〜Ｔmi
n(N)を求めるものである。

【００２０】こうして、各成形サイクルにおけるエジェ
クタ前進時、後退時の最大外乱トルクが求められ記憶さ
れている状態で、金型の状態を監視するための画面の表
示指令をＣＲＴ／ＭＤＩ２９より入力すると、ＰＭＣ用
ＣＰＵ２５は、共有ＲＡＭ２０に記憶されている各成形
サイクルにおけるエジェクタ前進時、後退時の最大外乱
トルクＴmax(1)〜Ｔmax(N)、Ｔmin(1)〜Ｔmin(N)を図４
に示すように、横軸を成形サイクル数、縦軸を最大外乱
トルク（最大負荷）としてＣＲＴ／ＭＤＩ２９の表示器
にグラフ表示する。なお、この実施形態ではグラフ表示
をさせるようにしたが、グラフ表示ではなく図３に示す
ようなテーブルに記憶されている最大値データ（ピーク
データ）により数値表示させるものでもよい。

【００２１】こうして表示された各成形サイクルにおけ
るエジェクタ機構を駆動するサーボモータＭ２に加わる
最大外乱トルク（最大負荷）の変動を監視することによ
って、金型の経時的な機械的変化や、樹脂材料により発
生するガスなどの化学的変化による影響により生じる金
型の状態変化を監視することができる。即ち、各成形サ
イクルにおけるエジェクタを駆動するサーボモータに加
わる最大外乱トルク（最大負荷）を指標として負荷変動
状態を監視し、金型の状態を監視できるようにしたもの
である。

【００２２】さらに、このエジェクタを駆動するサーボ
モータＭ２に加わる複数の成形サイクルにおける最大外
乱トルク（指標）の変動状態を参照して、この指標（最
大外乱トルク）の許容範囲を設定する。即ち、負荷増大
を警告するためのレベルを設定し、この設定レベルを検
出最大外乱トルクが越えた場合には警告を出すようにセ
ットできるようにしている。図４に示した金型の状態を
監視するための画面上で、前進時の外乱トルクレベル、
後退時の外乱トルクレベルを設定し、警告を「ＯＮ」に
セットすると、以後は、各成形サイクルにおいて最大外
乱トルクがこの警告レベルを超えると、警告を出すよう
になる。なお、図４では、前進時の外乱トルク警告レベ
ルをこの警告レベルの設定時における前進時の最大外乱
トルクより１０％大きな値に設定し、後退時の外乱トル
ク警告レベルは後退時の最大外乱トルクより８％大きな
値に設定した例を示している。

【００２３】警告レベル（許容範囲）が設定され警告
「ＯＮ」とセットされた後は、ＰＭＣ用ＣＰＵ２９は各
成形サイクル毎、負荷増大の警告処理を実行するように
なる。図５は、エジェクタの前進時における外乱推定ト
ルクの最大値Ｔmaxによって、警告を出す処理のフロー
チャートである。この処理は、図２で示した外乱推定ト
ルクの最大値Ｔmaxを求める処理の後、若しくは１成形
サイクルの終了した後に実行されるものである。まず、
当該成形サイクルにおいて求められた最大値Ｔmax(N)を
読み出し（ステップｂ１）、該最大値Ｔmax(N)が設定さ
れている許容範囲を越えているか、即ち設定された警告
レベルを超えているか判断する（ステップｂ２）。越え
ていれば、ＣＲＴ／ＭＤＩ２９の表示器の画面に負荷が
設定範囲外になったことを示すメッセージを表示する
（ステップｂ３）。

【００２４】又、エジェクタの後退時における外乱推定
トルクの最大値Ｔmin(N)に対しても図５に示す処理と同
様な処理（図示省略）を行う。この場合、ステップｂ１
が「最大値Ｔmin(N)の取得」に代わり、この後退時の最
大値Ｔmin(N)と後退時の設定警告レベルをステップｂ２
で比較するようにするものである。

【００２５】又、上記例では、前進時、後退時、どちら
か一方で、検出した外乱推定トルクの最大値Ｔmax(N)、
Ｔmin(N)が警告レベルを超えた場合、警告を表示するよ
うにしているが、両者とも警告レベルを超えたときの
み、警告を表示するようにしてもよい。この場合、例え
ば、前進時で警告レベルを超えたときのみ後退時の外乱
推定トルクの最大値Ｔmin(N)が警告レベルを超えたかを
判別するようにして、その結果により警告を表示するか
否かを決めればよい。

【００２６】さらに、１成形サイクルにおいて、前進時
及び／又は後退時に推定外乱トルクの最大値Ｔmax(N)、
Ｔmin(N)が警告レベルを超えた場合、それが偶発的に生
じた場合も想定されることから、１成形サイクルだけで
金型の状態が悪化しているとして警告することがベスト
ではない場合もある。そこで、このような場合、複数回
の成形サイクルによってこの判別を行わせる。

【００２７】図６は、設定された回数Ｑｓ以上連続する
成形サイクルにおいて、検出最大値Ｔmax(N)が許容範囲
を越えたとき警告を表示するようにしたときの処理フロ
ーチャートである。エジェクタ前進時においてオブザー
バで推定した推定外乱トルクＴの最大値Ｔmax(N)を読み
出し（ステップｃ１）、この最大値Ｔmax(N)が設定され
ている警告レベルを超えたかす判別し（ステップｃ
２）、越えていれば、許容範囲を越えた回数Ｑをカウン
トするカウンタに「１」加算する（ステップｃ３）。な
お、このカウンタは初期設定で、最初は「０」が設定さ
れている。このカウンタの値Ｑが設定回数Ｑｓ以上か判
断し（ステップｃ４）、設定回数Ｑｓ以上でなければこ
の処理を終了する。又、（ステップｃ２）で検出最大値
Ｔmax(N)が許容範囲を越えてなければ、前記カウンタの
値Ｑを「０」にクリアして（ステップｃ６）、この処理
を終了する。

【００２８】以上の通り、検出最大値Ｔmax(N)が許容範
囲を越えてなければ、前記カウンタはクリアされその値
Ｑは「０」とされるから、このカウンタがカウントアッ
プされるのは、連続する成形サイクルにおいて各検出最
大値Ｔmax(N)が許容範囲を越えたときのみである。そし
て、このカウンタの値Ｑが設定回数Ｑｓ以上となると、
負荷が設定範囲を越えたことを示すメッセージを表示器
の画面に表示する（ステップｃ５）。

【００２９】なお、エジェクタ後退時に求めた最大値Ｔ
min(N)に対しても、図６に示した処理と同様な処理を行
い、検出最大値Ｔmin(N)が許容範囲を連続して設定回数
Ｑｓ越えた場合に、負荷が設定範囲を越えたことを示す
メッセージを表示器の画面に表示する。又、この場合に
も、前進時、後退時、共に設定回数連続して検出最大値
が許容範囲を越えたときに上記メッセージを表示するよ
うにしてもよい。

【００３０】図７は警告発生処理の他の態様で、検出最
大値Ｔmax(N)が許容範囲を越える回数が設定時間内に設
定回数越えたときに上記メッセージを表示するようにし
た時の処理フローチャートである。

【００３１】エジェクタ前進時においてオブザーバで推
定した推定外乱トルクＴの最大値Ｔmax(N)を読み出し
（ステップｄ１）、この最大値Ｔmax(N)が設定されてい
る警告レベルを超えたか判別し（ステップｄ２）、越え
ていれば、タイマがタイムアップしているか判断する
（ステップｄ６）。なおこのタイマは、初期設定時に設
定時間がセットされるものである。このタイマがタイム
アップしていなければ、当該処理を終了する。以下、１
成形サイクル終了毎若しくはエジェクタ前進動作終了毎
に、ステップｄ１、ｄ２，ｄ６の処理を実行し、タイマ
がタイムアップしていれば、後述するカウンタに記憶す
る推定外乱トルクＴの最大値Ｔmax(N)が設定許容範囲を
越えたときの回数Ｑを「０」とし（ステップｄ７）、タ
イマに再び設定時間をセットしてスタートさせる（ステ
ップｄ８）。

【００３２】タイマがタイムアップする毎に、許容範囲
を越えた回数Ｑをカウントするカウンタをクリアし、タ
イマをセットしてスタートさせ、各成形サイクル毎、ス
テップｄ１、ｄ２，ｄ６〜ｄ８の処理を行う。その内、
ステップｄ２で、推定外乱トルクＴの最大値Ｔmax(N)が
設定許容範囲を越えていることが検出されると、許容範
囲を越えた回数Ｑをカウントするカウンタに１加算し、
許容範囲を越えた回数Ｑを求める（ステップｄ３）。こ
の回数Ｑが設定回数Ｑｓ以上かを判別し（ステップｄ
４）、設定回数Ｑｓ以上でなければ、ステップｄ６に移
行する。又、設定回数Ｑｓ以上であれば、表示器の画面
に負荷が許容範囲外となったことを示すメッセージを表
示する（ステップｄ５）。

【００３３】以上のように、タイマがタイムアップする
毎に許容範囲を越えた回数Ｑをカウントするカウンタは
クリアされ、タイマはリセットされてスタートするか
ら、タイマが再スタートする前、即ち、所定時間内にお
いて検出最大値Ｔmax(N)が設定許容範囲外となる回数が
設定回数Ｑｓとなったときに負荷過大の警告がなされる
ことになる。

【００３４】又、この図７に示す例では、所定時間内に
おける検出最大値Ｔmax(N)が設定許容範囲外となる回数
によって、負荷過大を検出するようにしたが、所定成形
サイクル数内において、検出最大値Ｔmax(N)が設定許容
範囲外となる回数によって、負荷過大を検出するように
してもよい。この場合には、タイマの代わりに、成形サ
イクル数を計数するカウンタを設け、ステップｄ６で、
該カウンタが設定数に達していれば、ステップｄ７の処
理をして、ステップｄ８でカウンタをクリアするように
する。さらに、ステップｄ１にこのカウンタを「１」カ
ウントアップする処理を追加すればよい。

【００３５】なお、この図７に示す例においても、エジ
ェクタの後退時に対しても同様な処理がなされ、検出最
大値Ｔmin(N)が負荷許容範囲外になったこと検出するよ
うにする。この場合も図７に示す例とほぼ同じであるの
で図示を省略する。

【００３６】さらに、この場合にも、前進時、後退時、
共に設定回数、検出最大値が許容範囲を越えたときに上
記メッセージを表示するようにしてもよい。

【００３７】こうして、負荷が設定許容範囲を越えたこ
とが、表示されたときには、図４に示すようにテーブル
に記憶した過去の複数回の成形サイクルにおける負荷の
指標となるデータＴmax(１)〜Ｔmax(N)又は／及びＴmin
(1)〜Ｔmin(N)を表示装置の画面に表示させ、この負荷
過大が、突発的に生じたものか、経時的に生じたものか
等で金型の状態を判断する。

【００３８】上述した各実施形態では、サーボモータＭ
２に加わる負荷の指標（結果的には、金型の状態を表す
指標ともなる）として、エジェクタの前進時、後退時に
サーボモータにかかる最大負荷（最大推定外乱トルク）
としたが、エジェクタの前進時にかかる負荷（推定外乱
トルク）の平均値、後退時にかかる負荷（推定外乱トル
ク）の平均値をそれぞれ前記指標としてもよい。この場
合の平均値を求める処理フローチャートを図８に示す。

【００３９】エジェクタの前進開始を検出すると（ステ
ップｅ１）、共有ＲＡＭ２０内に設けられた各成形サイ
クルのエジェクタ前進時、後退時における負荷、即ち外
乱推定トルクの平均値Ｔav(N)を記憶するテーブルにお
ける当該成形サイクルに対応する記憶位置をクリアする
（ステップｅ２）。又、検出した推定外乱トルクの数を
カウントするカウンタｉをクリアし、検出した推定外乱
トルク値を加算するアキュムレータＡをクリアする（ス
テップｅ３）。そして、オブザーバで求めた推定外乱ト
ルクＴを読み取り（ステップｅ４）、アキュムレータＡ
に加算し（ステップｅ５）、前進終了か判断し（ステッ
プｅ６）、終了でなければ、カウンタｉに「１」加算し
（ステップｅ７）、ステップｅ４に戻る。以下、前進終
了が検出されるまでステップｅ４〜ｅ７の処理を繰り返
し実行し、検出した推定外乱トルクＴを加算していく。

【００４０】前進終了が検出されると、アキュムレータ
に記憶する値をカウンタｉに１加算した値で除して平均
推定外乱トルク（平均負荷）Ｔavを求め（ステップｅ
８）、上記テーブルの当該サイクル目の平均値Ｔav(N)
を記憶する記憶位置に書き込む（ステップｅ９）。

【００４１】なお、この平均値を記憶するテーブルは、
図３において、前進時のピークデータＴmax(1)〜Ｔmax
(N)の代わりに前進時の平均値Ｔav(1)〜Ｔav(N)とな
る。又、後述するように後退時における平均値が、図３
における後退時のピークデータＴmin(1)〜Ｔmin(N)の代
わりに記憶されることになる。

【００４２】エジェクタの後退時の推定外乱トルクの平
均値を求める処理は、図８において、ステップｅ１が後
退開始となり、ステップｅ６が後退終了となる。ステッ
プｅ９では後退時の平均値を格納する記憶位置に記憶さ
れることになる点で相違するのみで他は図８の処理と同
一である。

【００４３】上述した実施形態では、負荷の指標として
の推定外乱トルクの最大値（ピークデータ）又は平均値
を求める処理（図２、図８）、この指標データの表示処
理及び警告レベル設定処理（図４）、各成形サイクルに
おける負荷増大の警告処理（図５〜図７）をＰＭＣ用Ｃ
ＰＵ２５で実行するようにしたが、必ずしもＰＭＣ用Ｃ
ＰＵ２５で実行する必要はなく、これらの処理の一部若
しくはすべてを他のＣＮＣ用ＣＰＵ２３やサーボ用ＣＰ
Ｕ１６で実行するようにしてもよい。即ち処理余裕のあ
るＣＰＵによって実行させるようにすればよい。

【００４４】さらには、この制御装置１００に接続され
たパーソナルコンピュータ（以下パソコンという）３２
で上記処理を実行させるようにすることもできる。以下
に説明する実施形態は、負荷の指標を求める処理、即
ち、図２、図８に示すような、負荷の指標となる負荷の
最大値（推定外乱トルクの最大値）、又は平均値を求め
る処理を制御装置１００側で実行し、これらの処理によ
って求められた負荷の指標（最大値、平均値）をパソコ
ン３２に渡し、パソコン３２側で、これらの指標の表示
・監視、負荷過大に対する警告レベルの設定、各成形サ
イクルにおける負荷が警告レベルを超えているか否かの
判断及び負荷過大の警告表示を行うようにする。

【００４５】この実施形態の場合では、図２、図８の処
理は制御装置１００側で行うが、図２，図８におけるス
テップａ２、ステップｅ２の処理が必要なく、ステップ
ａ７、ステップｅ９において、「Ｎサイクル目の最大値
のセット」、「Ｎサイクル目の平均値のセット」が、
「Ｎサイクル目の最大値をパソコンに送信」、「Ｎサイ
クル目の平均値をパソコンに送信」となる点が相違する
のみで他の図２，図８に示す処理は同一である。

【００４６】又、図３に示すような、各成形サイクルに
おけるエジェクタ前進時、後退時の最大値を記憶するテ
ーブル、又は、最大値の代わりに平均値を記憶するテー
ブルはパソコン３２内の記憶手段内に設けられ、この記
憶手段内に記憶された負荷の指標（最大値、平均値）
を、図４に示すようにパソコンの表示器にグラフ若しく
は数値で表示されるようにする。そして、警告レベルの
設定、警告を出力するようにするか否かの設定もこのパ
ソコン３２側で設定するようにする。

【００４７】図９は、負荷の指標としての推定外乱トル
クの最大値Ｔmaxを制御装置１００から受け取り、負荷
過大を調べ過大なら表示する処理のパソコン３２が行う
処理のフローチャートである。

【００４８】パソコン３２は、通信ドライバ３０を介し
て、前進時の（又は後退時の）負荷の指標としての推定
外乱トルクの最大値Ｔmax(N)（Ｔmin(N)）を射出成形機
の制御装置１００から受け取り（ステップｆ１）、パソ
コン３２内の記憶手段に設けられた図３に示すようなテ
ーブルにこの受け取った最大値Ｔmax(N)（Ｔmin(N)）を
成形サイクル数に対応させて循環して書き込む（ステッ
プｆ２）。そして、この受け取った最大値Ｔmax(N)（Ｔ
min(N)）が設定されている警告レベルを超えているか判
断し（ステップｆ３）、越えていなければ、この処理を
終了する。又、越えていると、パソコン３２の表示器に
負荷が設定範囲外になっていることを示すメッセージを
表示する（ステップｆ４）。

【００４９】なお、図９のフローチャートでは、警告処
理を行うよう、警告「ＯＮ」と設定されているときの処
理であり、警告「ＯＮ」と設定されていないときには、
ステップｆ１，ｆ２の処理のみでこの処理を終了する。
又、負荷の指標として、最大値Ｔmax(N)（Ｔmin(N)）で
はなく平均値Ｔav(N)を用いる場合も、同様であり、ス
テップｆ１で受け取るデータが平均値Ｔav(N)である点
で相違するのみである。

【００５０】又、複数回の成形サイクルで警告レベルを
超えたときに初めて警告を表示するようにした図６、図
７に示す処理をパソコン３２側で行う場合には、ステッ
プｃ１とｃ２の間、ステップｄ１とｄ２の間にテーブル
への記憶処理が加わるのみで、他の処理は図６、図７と
同一である。

【００５１】上述した実施形態では、エジェクタを駆動
するサーボモータに加わる負荷によって、金型の状態を
検出するようにしたが、エジェクタを駆動するサーボモ
ータの代わりに、型開閉機構部を駆動するサーボモータ
Ｍ１に加わる負荷によって、金型の状態を検出するよう
にしてもよい。

【００５２】この場合、エジェクタに対して行った上述
した処理動作と、この型開閉機構部に対して行う場合の
差異は、図２，図８においてのステップａ１、ステップ
ｅ１での「前進開始」の検出が「型閉じ開始」の検出に
代わることと、ステップａ６、ステップｅ６における
「前進終了」の検出が、金型ｍ１、ｍ２が接触して閉じ
る「金型タッチ」の検出に代わり、ステップａ３、ステ
ップｅ４での推定外乱トルクＴは型開閉及び型締め用サ
ーボモータＭ１に対して設けられた外乱推定オブザーバ
で推定する外乱トルクとなる点で代わるだけである。他
は全てエジェクタに対して行った上述した処理動作と同
一となる。

【００５３】又、エジェクタや型開閉機構の全動作区間
に対して、負荷の指標となる推定外乱トルクの最大値、
平均値を求めるのではなく、この動作範囲内において、
これら指標データを求める区間を設定（開始位置、終了
位置の設定）し、その設定区間のみ推定外乱トルクＴを
求めて、最大値や平均値を求めるようにしてもよい。こ
のときには、ステップａ１、ｅ１やステップａ６、ｅ６
では、設定開始位置、設定終了位置にサーボモータの位
置（エジェクタや可動金型の位置）が達したかの判断と
なる。

【００５４】さらに、上述した実施形態では、成形サイ
クル毎に負荷の指標（最大値、平均値等）を求めたが、
設定回数の成形サイクル毎にこの負荷の指標を求めても
よい。例えば、成形サイクル数を計数するショットカウ
ンタの値が、奇数又は偶数のときのみ、若しくは、この
カウンタの最小桁（１０進法における最小桁）の数値が
特定の値になる毎に、図２、図８の処理を行うようにし
てもよい。又、通常のショットカウンタ以外に成形サイ
クルを計数するカウンタを設け、このカウンタが設定数
の成形サイクル数を計数すると図２、図８の処理を実行
し、この処理が終了するとこのカウンタをリセットする
ようにして、設定成形サイクル数毎に負荷の指標を求め
るようにしてもよい。又、図２、図８の処理を各成形サ
イクル毎に実行するが、この負荷の指標を記憶するとき
に、上述したように所定成形サイクル毎に記憶するよう
にしてもよい。

【００５５】

【発明の効果】本発明は、型開閉機構部を駆動するサー
ボモータや製品突き出し機構部（エジェクタ機構）を駆
動するサーボモータにかかる負荷によって、金型の経時
的な機械的な変動や樹脂材料により発生するガス等によ
る化学的変化による影響による金型の状態の変動を監視
することができるから、信頼性がよくかつ安価に金型の
状態を監視することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の要部ブロック図である。

【図２】同実施形態における負荷の最大値（ピーク値）
を検出するための処理フローチャートである。

【図３】同実施形態における各成形サイクル毎のエジェ
クタ前進時及び後退時の負荷トルクの最大値（ピークデ
ータ）を記憶するテーブルの説明図である。

【図４】同実施形態における負荷の指標を表示して金型
の状態の経時的な変化を監視、警告レベルの設定のため
の表示画面の説明図である。

【図５】同実施形態における負荷が設定範囲外になった
ことを警告する処理のフローチャートである。

【図６】同実施形態における連続する複数回の成形サイ
クルにおいて負荷が設定範囲外になったとき警告する処
理のフローチャートである。

【図７】同実施形態における所定時間内における複数回
の成形サイクルにおいて負荷が設定範囲外になったとき
警告する処理のフローチャートである。

【図８】同実施形態における負荷の指標として平均値を
求める処理のフローチャートである。

【図９】同実施形態において、射出成形機の制御装置に
接続されたパーソナルコンピュータで負荷が設定範囲外
になったとき警告する処理のフローチャートである。

【符号の説明】

１スクリュ２加熱シリンダ３固定プラテン４可動プラテン５リアプラテン６トグル機構（型開閉及び型締め機構部）７エジェクタ機構（突出し機構部）ｍ１，ｍ２金型Ｍ１型開閉用サーボモータＭ２エジェクタ用サーボモータＰ１，Ｐ２位置・速度検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林稔山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番地ファナック株式会社内 (72)発明者小宮慎吾山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番地ファナック株式会社内Ｆターム(参考） 4F202 AP15 AP20 AR20 CA11 CB01 CL22 CM01 4F206 AP15 AP20 AR20 JA07 JP13 JP14 JP25 JP27 JT05 JT06 JT33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】射出成形機の型開閉機構部をサーボモー
タで駆動制御する電動式射出成形機において、前記機構
部の動作中に該機構部に作用する負荷を検出する負荷検
出手段と、前記機構部の全動作範囲又は設定された動作
範囲における前記検出負荷に基づいて負荷の指標を求め
る手段と、複数の所定成形サイクルにおける前記指標を
記憶する手段とを備え、前記記憶手段に記憶した複数の
成形サイクルにおける前記指標に基づいて金型に作用す
る負荷の経時的な変動の監視を可能にしたことを特徴と
する射出成形機の金型状態検出装置。
【請求項２】射出成形機の突出し機構部をサーボモー
タで駆動制御する電動式射出成形機において、該サーボ
モータの制御部に前記機構部の動作中に該機構部に作用
する負荷を検出する負荷検出手段と、前記機構部の全動
作範囲又は設定された動作範囲における前記検出負荷に
基づいて負荷の指標を求める手段と、複数の所定成形サ
イクルにおける前記指標を記憶する手段とを備え、前記
記憶手段に記憶した複数の成形サイクルにおける前記指
標に基づいて金型に作用する負荷の経時的な変動の監視
を可能にしたことを特徴とする射出成形機の金型状態検
出装置。
【請求項３】パーソナルコンピュータを接続する手段
を設けパーソナルコンピュータを接続し、複数の所定成
形サイクルにおける前記指標を記憶する前記記憶手段を
該接続されたパーソナルコンピュータ内に設け、前記指
標をパーソナルコンピュータに送信し、パーソナルコン
ピュータ内で記憶した複数回の成形サイクルの前記指標
に基づき金型に作用する経時的な変動の監視を可能にし
たことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の射出成
形機の金型状態検出装置。
【請求項４】前記指標を複数の成形サイクルにわたっ
て前記射出成形機の表示器にグラフ表示することで、金
型に作用する負荷の経時的な変動の監視を可能にしたこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２記載の射出成形機
の金型状態検出装置。
【請求項５】前記指標を複数の成形サイクルにわたっ
て前記パーソナルコンピュータの表示器にグラフ表示す
ることで、金型に作用する負荷の経時的な変動の監視を
可能にしたことを特徴とする請求項３記載の射出成形機
の金型状態検出装置。
【請求項６】前記指標に対して許容範囲を設定する手
段と、前記設定された許容範囲と実際に得られた負荷の
指標とを比較し、該指標が許容範囲を外れたとき外れた
ことを通知する手段を具備する請求項１乃至５の内いず
れか１項に記載の射出成形機の金型状態検出装置。
【請求項７】前記通知手段は、前記指標が連続した所
定回数の成形サイクルにわたり許容範囲を外れたとき、
許容範囲を外れたことを通知する請求項６記載の射出成
形機の金型状態検出装置。
【請求項８】前記通知手段は、前記指標が所定時間内
若しくは所定回数の成形サイクル内で所定回数以上許容
範囲を外れたとき、許容範囲を外れたことを通知する請
求項６記載の射出成形機の金型状態検出装置。
【請求項９】前記指標は前記機構部の全動作範囲又は
設定された動作範囲における該検出負荷に基づくピーク
値であることを特徴とする請求項１乃至８の内いずれか
１項に記載の射出成形機の金型状態検出装置。
【請求項１０】前記指標は前記機構部の全動作範囲又
は設定された動作範囲における該検出負荷に基づく平均
値であることを特徴とする請求項１乃至８の内いずれか
１項に記載の射出成形機の金型状態検出装置。
【請求項１１】射出成形機の型開閉機構部をサーボモ
ータで駆動制御する電動式射出成形機において、前記機
構部の動作中に該機構部に作用する負荷を検出し、前記
機構部の全動作範囲又は設定された動作範囲における前
記検出負荷に基づいて負荷の指標を求め、複数の所定成
形サイクルにおける前記指標を記憶し、記憶した複数の
成形サイクルにおける前記指標に基づいて金型に作用す
る負荷の経時的な変動を監視できるようにしたことを特
徴とする射出成形機の金型状態検出方法。
【請求項１２】射出成形機の突出し機構部をサーボモ
ータで駆動制御する電動式射出成形機において、該サー
ボモータの制御部に前記機構部の動作中に該機構部に作
用する負荷を検出し、前記機構部の全動作範囲又は設定
された動作範囲における前記検出負荷に基づいて負荷の
指標を求め、複数の所定成形サイクルにおける前記指標
を記憶し、記憶した複数の成形サイクルにおける前記指
標に基づいて金型に作用する負荷の経時的な変動を監視
できるようにしたことを特徴とする射出成形機の金型状
態検出方法。
【請求項１３】前記指標を複数の成形サイクルにわた
って前記射出成形機の表示器にグラフ表示することで、
金型に作用する負荷の経時的な変動を監視できるように
した請求項１１又は請求項１２記載の射出成形機の金型
状態検出方法。
【請求項１４】パーソナルコンピュータを接続し、前
記指標を複数の成形サイクルにわたって前記パーソナル
コンピュータの表示器にグラフ表示することで、金型に
作用する負荷の経時的な変動を監視できるようにした請
求項１１又は請求項１２記載の射出成形機の金型状態検
出方法。
【請求項１５】前記指標に対して許容範囲を設定し、
前記設定された許容範囲と実際に得られた負荷の指標と
を比較し、該指標が許容範囲を外れたとき、外れたこと
を通知するようにした請求項１１乃至１４の内いずれか
１項に記載の射出成形機の金型状態検出方法。
【請求項１６】前記指標を前記機構部の全動作範囲又
は設定された動作範囲における該検出負荷に基づくピー
ク値とした請求項１１乃至１５の内いずれか１項に記載
の射出成形機の金型状態検出方法。
【請求項１７】前記指標を前記機構部の全動作範囲又
は設定された動作範囲における該検出負荷に基づく平均
値とした請求項１１乃至１５の内いずれか１項に記載の
射出成形機の金型状態検出方法。