JP2008261394A - 潤滑状態検知装置、潤滑剤供給装置、射出成形機、および、潤滑状態検知方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一定のサイクルで所定の動作を繰り返す検知対象部位の潤滑不足を検知する潤滑状態検知装置6であって、検知対象部位に関する物理量を継続して測定する物理量測定手段61と、物理量に基づいて潤滑不足の有無を判定する演算手段62と、を備え、演算手段62は、物理量とその測定時間とを含む連続データから、動作サイクル毎のサイクルデータを抽出するサイクル抽出部と、複数のサイクルデータのそれぞれの代表値を算出する代表値算出部と、複数の代表値に基づいて潤滑不足の有無を判定する判定部と、を備える。
【選択図】図1
Description
例えば、射出成形機は、シリンダの内部に収納された射出軸をその軸方向に往復させ、シリンダの内部に供給した成形材料を射出する。
一般に、このような駆動機構には、軸受やボールネジが組み込まれており、摩擦防止、防錆、冷却等の理由から、潤滑剤が利用されている。
そこで、これら不具合を回避するため、工作機械の駆動時間や、駆動機構の動作回数等に応じて、定期的に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置が知られている。
潤滑剤の供給量に過不足がある場合、例えば、潤滑剤の供給量が少ないと、上述のような不具合が発生し、供給量が多いと、余剰の潤滑剤は、駆動機構の外部に漏れ出して周囲を汚染する。
このような特許文献1に記載のグリース補給装置によれば、潤滑状態に基づいてグリースを補給するので、過不足のないグリースの補給が可能である。
図3中の期間Aは、潤滑状態が良好な場合の電気的特性値の変動を示す。駆動機構は、一定のサイクル(時間T)で所定の動作を繰り返すので、時間Tごとに類似する電気的特性値の波形が繰り返し観測される。
期間Bにおいて、駆動機構を長時間継続的に駆動させ続けると、潤滑剤が劣化して潤滑性が低下し、時間T毎に繰り返される電気的特性値の波形が徐々に変化していく。
そして、例えば、期間Cに示すような、乱れた波形が観測されるようになる。
また、例えば、所定範囲から外れた電気的特性値が観測されたが、前後のサイクルの波形と比較して、その観測値は偶発的なものと認められ、潤滑状態は良好であると考えるのが妥当な場合であっても、特許文献1に記載のグリース補給装置では、潤滑状態が不良であると判断して、過剰のグリースを補給するおそれがある。
具体的には、演算手段のサイクル抽出部が、物理量とその測定時間とを含む連続データから可動部材の動作サイクル毎のサイクルデータを抽出し、代表値算出部が、複数のサイクルデータのそれぞれの代表値を算出する。この代表値に基づいて、判定部が、検知対象部位の潤滑不足の有無を判定する。
ここで、検知対象部位の潤滑状態を反映する代表値および判定基準を適切に設定すれば、可動部材の動作サイクルに対応した物理量の変動から、潤滑不足を的確に検知することができる。
判定の方法としては、例えば、過去の代表値と大きく異なる代表値が観測された場合や、所定時間内における代表値の変動が大きい場合等に潤滑不足とする方法が挙げられる。
このような構成によれば、物理量測定手段が、固定部材と可動部材との間の、電流、または電気抵抗、または電位差を測定し、これらに基づいて潤滑不足を的確に検知することができる。
しかし、潤滑剤が劣化すると、固定部材と可動部材との間に潤滑剤が入り込みにくくなり、駆動時であっても電気抵抗が小さい状態となる。
つまり、電気抵抗は、検知対象部位の潤滑状態を反映しているから、電気抵抗に基づいて、潤滑不足を検知することが可能である。
このような構成によれば、物理量測定手段が、モータのトルクまたは電流を測定し、これらに基づいて潤滑不足を的確に検知することができる。
つまり、モータのトルクは、検知対象部位の潤滑状態を反映しているから、トルクに基づいて、潤滑不足を検知することが可能である。
また、固定部材と可動部材との間の摩擦抵抗が増加すれば、モータを駆動させるための電流が変動するから、モータの電流は、検知対象部位の潤滑状態を反映し、電流に基づいて、潤滑不足を検知することが可能である。
ここで、潤滑剤供給装置が上述の潤滑状態検知装置を備えるので、検知対象部位の潤滑不足を的確に検知することができる。そして、供給手段が、潤滑状態検知装置の潤滑不足の検知に基づいて、潤滑剤を過不足なく供給することができる。
したがって、本発明の潤滑剤供給装置によれば、潤滑不足による、発熱、騒音、振動、焼き付き等の不具合や、余剰の潤滑剤による検知対象部位周辺の汚染等を防止することができる。
このような構成によれば、潤滑状態検知装置が、複数の検知対象部位の潤滑不足を別個に検知し、供給手段が、潤滑不足が検知された検知対象部位のみに前記潤滑剤を供給する。
したがって、本発明の潤滑剤供給装置は、多数の検知対象部位を備えた工作機械等に適用する場合にも、それぞれの検知対象部位に対して潤滑剤を過不足なく供給することができる。
このような構成によれば、アラーム通知手段が、潤滑状態検知装置が検知した検知対象部位の潤滑不足をアラームとして通知する。
したがって、本発明の潤滑剤供給装置は、アラームによって、検知対象部位の潤滑が不足していることを作業者に知らせ、注意を促すことができる。
この場合、供給手段の潤滑剤の供給によって潤滑不足が解消されればアラームを通知せず、潤滑不足が長時間解消されないことにより、焼き付き、発熱、騒音、振動等の不具合の発生するおそれがある場合にのみアラームを通知することができる。
本発明によれば、潤滑剤供給装置により射出成形機が備える駆動機構等の検出対象部位に、潤滑剤を過不足なく供給することができる。これにより、潤滑不足による駆動機構等の焼き付き、発熱、騒音、振動等の不具合を防止することができる。
ここで、検知対象部位の潤滑状態を反映する代表値および判定基準を適切に設定すれば、可動部材の動作サイクルに対応した物理量の変動から、潤滑不足を的確に検知することができる。
このような構成によれば、固定部材と可動部材の間の、電流、または電気抵抗、または電位差を測定し、これらに基づいて潤滑不足を的確に検知することができる。
このような構成によれば、モータのトルクまたは電流を測定し、これらに基づいて潤滑不足を的確に検知することができる。
[射出成形機の構成]
図1に、本実施形態の射出成形機1の概略構成を示す。
図1に示すように、射出成形機1は、ホッパ2によってシリンダ3の内部に供給された成形材料を射出するための駆動機構4と、駆動機構4の潤滑不足を検知し駆動機構4に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置5と、を備える。
可動部材42は、射出軸31の雌ネジ312に螺合された金属製のネジ軸421である。
なお、雌ネジ312およびネジ軸421は、通常のネジに限定されず、例えば、ボールネジであってもよい。
モータ432は、ベルト433およびプーリ431を介してネジ軸421を回転させる。モータ432は、所定回数の回転毎に、回転方向を反転するように構成されている。
潤滑剤44は、射出軸31の雌ネジ312とネジ軸421との間に存在してネジ軸421の回転を潤滑する。
潤滑剤44としては、例えば、グリースや油等を利用することができる。
物理量測定手段61は、射出軸31とネジ軸421との間の、電流、または電気抵抗、または電位差を測定する測定機である。
サイクル抽出部621は、物理量測定手段61が測定した物理量とその測定時間とを含む連続データから、ネジ軸421の動作サイクル毎のサイクルデータを抽出する。
代表値算出部622は、サイクル抽出部621が抽出した複数のサイクルデータのそれぞれの代表値を算出する。
判定部623は、代表値算出部622が算出した複数の代表値に基づいて駆動機構4の潤滑不足の有無を判定する。
制御部524は、演算手段62の判定部623の判定に基づいてバルブ523を開閉し、配管522を介して潤滑剤44を駆動機構4に供給する。
表示部531は、発光ダイオードの点灯によりアラームを表示する点灯部である。制御部532は、演算手段62の判定部623の判定に基づいて、表示部531にアラームを表示させる。
はじめに、ホッパ2によるシリンダ3内部への成形材料の供給を開始する。
続いて、モータ432を駆動させる。モータ432は、ベルト433およびプーリ431を介してネジ軸421を回転させる。
このとき、ネジ軸421に螺合されている射出軸31は、軸を中心として回転不能かつ軸方向に摺動可能に構成されている。このため、射出軸31は、ネジ軸421の回転によって軸方向に摺動する。
モータ432は、所定回数の回転毎に、回転方向を反転するように構成されているので、射出軸31は、シリンダ3内において、軸方向への進退を繰り返す。
したがって、射出軸31がシリンダ3内を往復するごとに、所定量の成形材料がシリンダ3の外部に射出される。
射出成形機1の運転中、物理量測定手段61は、射出軸31とネジ軸421との間の、電流、または電気抵抗、または電位差を連続的に測定することができる。本実施形態においては、例として、電気抵抗を測定する場合について説明する。
図3のグラフにおいて、縦軸は電気的特性値(電気抵抗)を、横軸は時間を示す。
つまり、物理量測定手段61が測定する電気抵抗は、ネジ軸421の動作の状態によって変化する。
ここで、ネジ軸421は、モータ432が所定回数の回転毎に回転方向を反転することに伴って、一定のサイクル(時間T)で回転、停止、反対方向への回転を繰り返すことになるので、電気抵抗もまた、周期的に変動する。
期間Bにおいて、駆動機構4を長時間継続的に駆動させ続けると、潤滑剤44が劣化して潤滑性が低下し、時間T毎に繰り返される電気抵抗の波形が徐々に変化していく。
そして、例えば、期間Cに示すような、乱れた波形が観測されるようになる。
なお、このような波形の乱れは、例えば、潤滑剤44が劣化することにより、射出軸31の雌ネジ312とネジ軸421との間に潤滑剤44が入り込みにくくなり、ネジ軸421の回転時であっても電気抵抗が小さい状態となることが原因となっている。
代表値算出部622は、サイクル抽出部621が抽出した複数のサイクルデータのそれぞれの代表値を算出する。例えば、i回目のサイクルデータの代表値Xiとして、そのサイクルデータの変動値を算出する。ここで、変動値とは、i回目のサイクルデータ中の電気抵抗xiの最大値MAX(xi)から最小値MIN(xi)を引いた値である(Xi=MAX(xi)−MIN(xi))。
図4および図5のグラフにおいて、縦軸は代表値Xiを、横軸はサイクル数iを示す。
潤滑状態が良好な場合には、領域Aのように、代表値Xiの変動が小さいが、継続的な運転により潤滑剤44が劣化して潤滑性が低下すると、図4の領域Bのように、代表値Xiが急激に変化したり、図5の領域Bのように、代表値Xiが絶えず変動して不安定になったりする。
急激な変化から潤滑不足の判定をする方法としては、例えば、しきい値Yを設定し、代表値Xiと、しきい値Yが下記式(1)を満たしたときに、潤滑不足とする方法が挙げられる。なお、判定の直前にN回目のサイクルが終了したものとする。
供給手段52の制御部524は、潤滑不足の判定の通知を受けて、バルブ523を開放し、貯蔵室521に貯蔵された潤滑剤44を、配管522を介して駆動機構4に供給する。
供給手段52から潤滑剤44が供給されることにより、駆動機構4の潤滑不足が解消され、判定部623からの通知は停止する。判定部623からの潤滑不足の通知が停止すると、制御部524は、バルブ523を閉鎖し、駆動機構4への潤滑剤44の供給を停止する。
本実施形態によれば、以下に示すような効果がある。
(1) 潤滑状態検知装置6は、複数のサイクルデータから算出した複数の代表値Xiに基づいて駆動機構4の潤滑不足の有無を判定するので、サイクル運動を繰り返す駆動機構4の潤滑不足を的確に検知することができる。
(2)判定部623が、連続する複数サイクルの代表値Xiの時系列推移に基づいて駆動機構4の潤滑不足の有無を判定するので、潤滑不足をより的確に検知することができる。
(4)潤滑剤供給装置5が潤滑状態検知装置6を備えるので、駆動機構4の潤滑不足を的確に検知し、潤滑不足の検知に基づいて、供給手段52が、潤滑剤44を駆動機構4に過不足なく供給することができる。
したがって、本実施形態の潤滑剤供給装置5によれば、潤滑不足による駆動機構4の発熱、騒音、振動、焼き付き等の不具合や、余剰の潤滑剤による駆動機構4周辺の汚染等を防止することができる。
アラーム通知手段53は、潤滑状態検知装置6が駆動機構4の潤滑不足を検知してもすぐにはアラームを通知せず、予め設定した所定の時間、継続して潤滑不足が検知された場合に、アラームを通知するので、潤滑不足が長時間解消されないことにより、焼き付き、発熱、騒音、振動等の不具合の発生するおそれがある場合にアラームを通知することができる。
(6)射出成形機1は、潤滑剤供給装置5を備えるので、潤滑剤供給装置5により射出成形機1が備える駆動機構4に、潤滑剤44を過不足なく供給することができる。これにより、駆動機構4の焼き付き、発熱、騒音、振動等の不具合を防止することができる。
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
(i) 本実施形態において、射出軸31とネジ軸421との間の、電流、または電気抵抗、または電位差を測定する物理量測定手段61を例示したが、これに限らない。
例えば、物理量測定手段61は、モータ432のトルクまたは電流を測定するものであってもよい。
この場合でも、潤滑状態検知装置6は、モータのトルクまたは電流に基づいて潤滑不足を的確に検知することができるので、上述の実施形態と同様の優れた作用効果を得ることができる。
例えば、代表値は、サイクルデータ中の物理量の最大値、最小値、平均値、実効値等であってもよい。
ここで、実効値Xrmsは、サイクル開始からの時間tにおける物理量x(t)と、1サイクルの時間Tを用いて、下記式(3)により算出する。
例えば、潤滑剤供給装置5を他の工作機械に適用してもよい。また、潤滑状態検知装置6を単体で使用して、潤滑不足が検出された場合には、作業者が手動で潤滑剤44を駆動機構4に供給することとしてもよい。
この場合でも、それぞれの装置による上述の実施形態と同様の優れた作用効果を得ることができる。
例えば、アラーム通知手段53は、潤滑状態検知装置6が潤滑不足を検知した時から検知がなくなるまで、継続してアラームを通知する構成としてもよい。
この場合でも、作業者に注意を促すことができ、駆動機構4の焼き付き、発熱、騒音、振動等の不具合を防止することができる。
例えば、検知対象部位は、複数であってもよい。
この場合、潤滑状態検知装置6は、複数の検知対象部位の潤滑不足を別個に検知し、供給手段52は、複数の検知対象部位のうち、潤滑不足が検知された検知対象部位のみに潤滑剤44を供給する構成とすることが好ましい。
このような構成によれば、射出成形機1が多数の検知対象部位を備える場合にも、それぞれの検知対象部位に対して潤滑剤44を過不足なく供給することができる。
4 駆動機構
5 潤滑剤供給装置
6 潤滑状態検知装置
41 固定部材
42 可動部材
43 駆動手段
44 潤滑剤
52 供給手段
53 アラーム通知手段
61 物理量測定手段
62 演算手段
432 モータ
621 サイクル抽出部
622 代表値算出部
623 判定部
Claims (12)
- 固定部材と、
前記固定部材に対して一定のサイクルで所定の動作を繰り返す可動部材と、
前記可動部材を動作させる駆動手段と、
前記固定部材と前記可動部材との間において前記可動部材を潤滑する潤滑剤と、
を備えた検知対象部位の潤滑不足を検知する潤滑状態検知装置であって、
前記検知対象部位に関する物理量を継続して測定する物理量測定手段と、
前記物理量測定手段が測定した前記物理量に基づいて前記検知対象部位の潤滑不足の有無を判定する演算手段と、
を備え、
前記演算手段は、
前記物理量測定手段が測定した前記物理量とその測定時間とを含む連続データから、前記可動部材の動作サイクル毎のサイクルデータを抽出するサイクル抽出部と、
前記サイクル抽出部が抽出した複数の前記サイクルデータのそれぞれの代表値を算出する代表値算出部と、
前記代表値算出部が算出した複数の前記代表値に基づいて前記検知対象部位の潤滑不足の有無を判定する判定部と、
を備える
ことを特徴とした潤滑状態検知装置。 - 請求項1に記載の潤滑状態検知装置であって、
前記判定部は、連続する複数サイクルの前記代表値の時系列推移に基づいて前記検知対象部位の潤滑不足の有無を判定する
ことを特徴とした潤滑状態検知装置。 - 請求項1または請求項2に記載の潤滑状態検知装置であって、
前記物理量測定手段が測定する前記物理量は、前記検知対象部位の前記固定部材と前記可動部材との間の、電流、または電気抵抗、または電位差である
ことを特徴とした潤滑状態検知装置。 - 請求項1または請求項2に記載の潤滑状態検知装置であって、
前記検知対象部位の前記駆動手段は、前記可動部材を動作させるモータを有し、
前記物理量測定手段が測定する前記物理量は、前記モータのトルクまたは電流である
ことを特徴とした潤滑状態検知装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の潤滑状態検知装置と、
前記潤滑状態検知装置が前記検知対象部位の潤滑不足を検知した場合に、前記検知対象部位に前記潤滑剤を供給する供給手段と、
を備える
ことを特徴とした潤滑剤供給装置。 - 請求項5に記載の潤滑剤供給装置であって、
前記潤滑状態検知装置は、複数の前記検知対象部位の潤滑不足を別個に検知し、
前記供給手段は、複数の前記検知対象部位のうち、潤滑不足が検知された前記検知対象部位のみに前記潤滑剤を供給する
ことを特徴とした潤滑剤供給装置。 - 請求項5または請求項6に記載の潤滑剤供給装置であって、
前記潤滑状態検知装置が検知した前記検知対象部位の潤滑不足をアラームとして通知するアラーム通知手段を備える
ことを特徴とした潤滑剤供給装置。 - 請求項5ないし請求項7のいずれかに記載の潤滑剤供給装置を備える
ことを特徴とした射出成形機。 - 固定部材と、
前記固定部材に対して一定のサイクルで所定の動作を繰り返す可動部材と、
前記可動部材を動作させる駆動手段と、
前記固定部材と前記可動部材との間において前記可動部材を潤滑する潤滑剤と、
を備えた検知対象部位の潤滑不足を検知する潤滑状態検知方法であって、
前記検知対象部位に関する物理量を継続して測定する物理量測定過程と、
前記物理量測定過程で測定した前記物理量とその測定時間とを含む連続データから、前記可動部材の動作サイクル毎のサイクルデータを抽出するサイクル抽出過程と、
前記サイクル抽出過程で抽出した複数の前記サイクルデータのそれぞれの代表値を算出する代表値算出過程と、
前記代表値算出過程で算出した複数の前記代表値に基づいて前記検知対象部位の潤滑不足の有無を判定する判定過程と、
を備える
ことを特徴とする潤滑状態検知方法。 - 請求項9に記載の潤滑状態検知方法であって、
前記判定過程は、連続する複数サイクルの前記代表値の時系列推移に基づいて前記検知対象部位の潤滑不足の有無を判定する
ことを特徴とする潤滑状態検知方法。 - 請求項9または請求項10に記載の潤滑状態検知方法であって、
前記物理量測定過程で測定する前記物理量は、前記検知対象部位の前記固定部材と前記可動部材との間の、電流、または電気抵抗、または電位差である
ことを特徴とする潤滑状態検知方法。 - 請求項9または請求項10に記載の潤滑状態検知方法であって、
前記検知対象部位の前記駆動手段は、前記可動部材を動作させるモータを有し、
前記物理量測定過程で測定する前記物理量は、前記モータのトルクまたは電流である
ことを特徴とする潤滑状態検知方法。
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