JP2017087493A - 竪型成形機および竪型成形機の制動部故障検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 制動部の故障を検出の際のモータや制動部への負荷を小さくした竪型成形機および竪型成形機の故障検出方法を提供する。【解決手段】 垂直方向に作動する可動部１６を備えた竪型成形機１１においては、可動部１６の落下を阻止する制動部３１と、可動部１６の落下の状態を検出する検出部３２と、制動部３１に制動をかけた状態で検出部３１により可動部１６の落下の状態を検出して制動部３１の故障の有無を判断する制動部故障判断部３５とが備えられる。【選択図】図１

Description

本発明は、竪型成形機および竪型成形機の制動部故障検出方法に関するものである。

垂直方向に型閉方向に可動盤や可動金型等の可動部が作動する竪型成形機としては特許文献１、特許文献２に記載されたものが知られている。特許文献１には、電源が切れた際に作動して電動機の自由回転に制動をかけるブレーキが付設されることが記載されている。しかしながら特許文献１では、ブレーキ自体が故障していた際については何ら記載がされておらず、ブレーキ自体の摩耗や故障を検出することが想定されていないものであった。

特許文献２は、図１に示されるような竪型の射出成形機において、可動盤等を移動させるモータ部の作動を中断させる際には、ブレーキ用コイルへの通電を解除し、ブレーキ部によってモータ部を制動することが記載されている。また特許文献２は、ブレーキ部によりモータ部を制動した状態で、モータ部に所定の出力を生じさせ、エンコーダ部からの情報に基づいて、ブレーキ部の状態を検知する検知部を備えている。そのためブレーキ部の状態を把握しつつ成形を行うことが出来る。

特開平１０−２９１２３９号公報（請求項１、図１） 特開２０１３−１４０５４公報（請求項１、００４７、図１、図２）

しかしながら前記特許文献２は、ブレーキの故障検出のためにモータ部を制動した状態でモータ部に所定の出力を生じさせるので、モータ部とブレーキの負荷が大きくなり、その結果、前記モータ部とブレーキの寿命が短くなる可能性があった。また前記モータ部に所定の出力を生じさせてブレーキの故障検出を行うのでエネルギー効率の点でも無駄があった。

本発明では上記の問題を鑑みて、制動部の故障を検出の際のモータや制動部への負荷を小さくした竪型成形機および竪型成形機の故障検出方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の竪型成形機は、垂直方向に作動する可動部を備えた竪型成形機において、前記可動部の落下を阻止する制動部と、前記可動部の落下の状態を検出する検出部と、前記制動部に制動をかけた状態で前記検出部により可動部の落下の状態を検出して制動部の故障の有無を判断する制動部故障判断部と、が備えられたことを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の竪型成形機、請求項１において、竪型成形機には金型の有無を確認する金型確認手段が設けられ、前記金型確認手段により確認された金型の有無に応じて可動部の落下の状態を検出する際の閾値を変更することを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の竪型成形機の故障検出方法は、垂直方向に作動する可動部を備えた竪型成形機の制動部故障検出方法において、前記可動部の落下を阻止する制動部と、
前記可動部の落下の状態を検出する検出部とが備えられ、前記制動部に制動をかけた状態で前記検出部により可動部の落下の状態を検出して制動部の故障の有無を判断することを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の竪型成形機の故障検出方法は、請求項３において、前記制動部は、サーボモータに付設される電磁ブレーキであり、サーボモータによる位置保持制御を解除した状態で電磁ブレーキの制動をかけ、前記検出部により可動部の落下の状態を検出して電磁ブレーキの故障の有無を判断することを特徴とする。

本発明の竪型成形機は、垂直方向に作動する可動部を備えた竪型成形機において、前記可動部の落下を阻止する制動部と、前記可動部の落下の状態を検出する検出部と、前記制動部に制動をかけた状態で前記検出部により可動部の落下の状態を検出して制動部の故障の有無を判断する制動部故障判断部とが備えられているので、制動部の故障を検出の際のモータや制動部への負荷を小さくすることができる。

本発明の実施形態の全体図である。 本発明の実施形態の制御回路を示す図である。 本発明の実施形態のフローチャート図である。

まず本発明の実施形態の竪型成形機について図１により説明する。竪型成形機である竪型射出成形機１１の型締装置１２は下方の固定金型１３が取り付けられる固定盤１４に対して可動金型１５が取り付けられる可動盤１６が備えられている。可動盤１６は型開閉機構１７により垂直方向に型開閉作動する可動部に相当する。固定盤１４の四隅近傍にはそれぞれタイバ１８が設けられ、タイバ１８は上方において上盤１９に固定されている。前記可動盤１６はタイバ１８にガイドされ前記型開閉機構１７の作動により昇降移動される。また上盤１９には型締シリンダ２０が固定され、型締シリンダ２０のラム２１が可動盤１６の背面に固定されている。

可動盤１６には、可動金型１５が盤に取り付けられていることを確認するための金型確認センサ２２が設けられている。本実施形態では可動盤１６に金型確認センサ２２が設けられている。金型確認センサ２２は、固定盤１４または可動盤１６の少なくとも一方に設けられたものでもよい。金型確認センサ２２は金型の取付時に通電または通電が遮断されることにより金型の有無確認を行うタイプのものが用いられるが、他のセンサであってもよく、型開閉時のサーボモータ２４の負荷等を検出して金型の有無確認を行うものでもよい。

竪型の型締装置１２の一側には横型の射出装置２３が設けられている。射出装置２３は電動機または油圧により作動される一般的なものである。なお射出装置２３は、上盤１９の上部にノズルが下方に向けて設けられたものでもよく、その種類、配置、数も限定されない。

型開閉機構１７はサーボモータ２４により作動されるボールねじ機構が採用されており、可動盤１６に取り付けられたブラケットにボールねじナット２５が固定されている。そして上盤１９に取付けられたブラケットにはボールねじ２６が回転可能に軸保持されている。取り付けられている。軸芯の向きが垂直方向のボールねじ２６の上部には従動プーリ２７が固定され、別途に上盤１９に設けられたサーボモータ２４の駆動軸２８に固定された駆動プーリ２９との間にタイミングベルト３０が掛け渡されている。そしてサーボモータ２４には、制動部であるブレーキ３１と検出部であるロータリエンコーダ３２が取り付けられている。またサーボモータ２４は制御により停止位置への保持を行うことができる。更にサーボモータ２４は停止位置において、トルク等をほぼ０としてサーボフリーの状態とすることも可能である。なおボールねじ機構の配置やサーボモータ２４との接続方法は上記に限定されない。

制動部であるブレーキ３１は、可動部である可動盤が停止時や停電時に落下することを阻止することを主目的とするものであり、電磁ブレーキが採用されている。電磁ブレーキは、励磁コイルに電圧が印加されると、バネが解除されてブレーキが開放された状態となる。また電圧が印加されていない状態の場合では、バネの付勢によりブレーキが作動され、サーボモータ２４の駆動軸２９が回転不能な状態となる。また可動盤１６の変位を検出するロータリエンコーダ３２については、周知のようにサーボモータ２４の駆動軸２８の回転角度を検出することにより、可動盤１６の落下の状態を含めた変位（位置）を検出することが可能である。なおブレーキ３１は、可動部の落下を含めた変位を阻止するものであれば他の種類の制動部であってもよい。またロータリエンコーダ３２についても可動部の落下を含めた変位（位置）を検出可能なものであれば、他の変位センサ等でもよい。また制動部や検出部は従動軸であるボールねじ２６の側に設けてもよい。

次に図２により制御回路について説明する。サーボアンプ３３とサーボモータ２４は電力線と信号線により接続されている。またサーボアンプ３３とロータリエンコーダ３２は、サーボモータ２４の駆動軸２８の回転角度（可動部の位置）を送信する信号線により接続されている。またサーボアンプ３３は射出成形機１１の制御部３４と接続され、制御部３４の指令により制御が行われる。また制御部３４は金型確認センサ２２に接続され、射出成形機１１に金型が取り付けられているかどうかの確認が可能となっている。また制御装置３４はリレー回路３７を介してブレーキ３１に接続されている。制御装置３４はＣＰＵ３５とタイマ３６等を備えている。ＣＰＵ３５はブレーキ３１の故障の有無を判断する制動部故障判断部に相当しその機能も備える。

次に図３のフローチャート図により制動部の故障の有無を検出する方法について説明する。本実施形態では制動部の故障検出は、手動制御の際に「サーボモータブレーキ故障検出モード」を作業者が選択することにより行う。最初に竪型射出成形機１１の型締装置１２の可動盤１６が型開完了位置で停止しているか？をロータリエンコーダ３２による位置検出または別途図示しないリミットスイッチ等により検出する（ｓ１）。そして可動盤１６の位置が型開完了位置以外の場合（ｓ１＝Ｎ）は、型開閉機構１７のサーボモータ２４を作動させて可動盤１６の型開きを行い、型開完了位置へ移動させる（ｓ２）。そして可動盤１６が型開完了位置にあることが確認されたら（ｓ１＝Ｙ）、制御部３４からの指令により電圧の印加を遮断してブレーキ３１を作動させる（ｓ３）。そしてサーボモータ２４の位置保持制御を解除するためにサーボモータ２４のトルクをほぼ０としてサーボフリーの状態とする（ｓ４）

次に金型確認センサ２２からの信号により少なくとも可動盤１６に可動金型１５が取り付けられているか？を確認する（ｓ５）。そして金型が取り付けられている場合（ｓ５＝Ｙ）は、可動盤１６の落下を検出する際の閾値Ａが制動部故障判断部であるＣＰＵ３５にセットされる（ｓ６）。また金型が取り付けられていない場合は可動盤１６の落下を検出する際の閾値ＢがＣＰＵ３５にセットされる（ｓ７）。この際に閾値Ｂが閾値Ａよりも小さい数値であるのは当然である。閾値Ａ、閾値Ｂはいずれもボールねじのリード、駆動プーリ２９と従動プーリ２７のプーリ比、または減速機の減速比等により相違するが、外乱による誤差が出ない値が選定される。

そして用いられる閾値Ａまたは閾値Ｂが決定したらロータリエンコーダ３２により可動盤１６の落下の状態を検出・監視する（ｓ８）。そして金型が取り付けられている場合は、可動盤１６の落下距離が、閾値Ａよりも小さいかどうか（ｓ９）を判断する。そして可動盤１６の落下距離の検出値が閾値Ａよりも小さい場合（Ｓ９＝Ｙ）の場合は、タイマ３６により検出モード終了時間の計時を行い（ｓ１０）、検出モード時間が終了するまでの間（ｓ１０＝Ｎ）は可動盤１６の落下の状態を検出・監視を継続する。また検出モード終了時間となり（ｓ１０＝Ｙ）、その間に閾値Ａが検出されなかった場合、ブレーキ３２は正常であるとしてブレーキ異常無しの表示を行う（ｓ１１）。ただしブレーキ異常無しの表示は必須では無く、そのまま検出モードを終了してもよい。またｓ９において、可動盤１６の落下距離の検出値が、閾値Ａと同じ値が検出された場合（Ｓ９＝Ｎ）（閾値Ａを超えた場合を含む）は、ブレーキ異常表示を行い（ｓ１２）、検出モードを終了する。

なお制動部の故障検出は型開完了位置で行うことが好ましいものの、型開完了位置には限定されず、任意の位置で行ってもよい。また上記のフローチャートでは、手動制御の際に「サーボモータブレーキ故障検出モード」により制動部の故障検出を行ったが、竪型射出成形機１１を全自動成形で作動させて成形サイクルを実行している途中で故障検出を行ってもよい。全自動成形の成形サイクル実行時に故障検出を行う場合も、可動盤１６が型開完了位置で停止している際が可動盤１６の停止時間が最も長いので好ましい。また前記故障検出が外乱の影響等を受けやすい場合は複数回にわたり制動部の故障検出を行い、そこから得られる情報により故障の有無の判断するようにしてもよい。例えば複数回の故障検出において閾値をｎ回検出したことにより故障と判断するものや、可動盤１６等の落下距離の平均値や演算値が閾値または閾値を上回ったことにより故障と判断するものでもよい。

本発明の竪型成形機（型締装置）については上記のものに限定されない。竪型成形機の型締機構は、トグル機構を用いたものでもよい。その場合、図１のように下から順に固定盤、可動盤、受圧盤の順に設けられたものでもよく、特許文献１等のように下から順に受圧盤、固定盤、可動盤が設けられたものでもよい。特許文献１の場合は、受圧盤が可動部に相当するので、本発明においても可動部である受圧盤の落下を検出して制動部の故障を検出するようにしてもよい。また竪型成形機（型締装置）の可動部は、垂直方向に昇降する射出装置のプッシャープレートやスクリュ、またはエジェクタ装置のエジェクタプレートやエジェクタロッド等であってもよい。その場合も射出装置やエジェクタ装置の可動部の落下を阻止する制動部を備える場合は、本発明の制動部の故障検出が採用可能である。

また竪型成形機（型締装置）の型開閉装置については、電動モータを使用したものではなく、油圧シリンダやエアシリンダを使用したものでもよい。その場合は可動部であるロッドの作動をロックする制動部を備えた油圧シリンダやエアシリンダを設けたものが採用される。そしてロッドを制動部により制動した際にロッドおよびロッドに取り付けされた可動盤等の落下の状態を検出して、制動部の故障を検出する。また制動部は、シリンダのロッド以外の可動部に取付けて可動部の落下を阻止するものでもよい。

本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。本発明が対象とする竪型成形機は竪型射出成形機の他、金属成形を行うダイカスト成形機、プレス成形機、中空成形機、および下型に溶融樹脂を供給してプレスするスタンピング成形機等も含まれる。特にプレス成形機の場合は、全ての駆動を油圧によりプレスを行うものの他、図１のように型開閉のみ電動モータにより行い圧縮は油圧で行うプレスや、全ての駆動を電動モータによりプレスを行うクランクプレス、フリクションプレス、トグルプレス等であってもよい。

１１ 竪型射出成形機
１２ 型締盤
１５ 可動金型
１６ 可動盤
１７ 型開閉手段
２２ 金型確認センサ
２４ サーボモータ
３１ ブレーキ（制動部）
３２ ロータリエンコーダ（検出部）
３４ 制御部
３５ ＣＰＵ（制動部故障判断部）

Claims (4)

1. 垂直方向に作動する可動部を備えた竪型成形機において、
   前記可動部の落下を阻止する制動部と、
   前記可動部の落下の状態を検出する検出部と、
   前記制動部に制動をかけた状態で前記検出部により可動部の落下の状態を検出して制動部の故障の有無を判断する制動部故障判断部と、
   が備えられたことを特徴とする竪型成形機。
2. 竪型成形機には金型の有無を確認する金型確認手段が設けられ、
   前記金型確認手段により確認された金型の有無に応じて可動部の落下の状態を検出する際の閾値を変更することを特徴とする請求項１に記載の竪型成形機。
3. 垂直方向に作動する可動部を備えた竪型成形機の制動部故障検出方法において、
   前記可動部の落下を阻止する制動部と、
   前記可動部の落下の状態を検出する検出部とが備えられ、
   前記制動部に制動をかけた状態で前記検出部により可動部の落下の状態を検出して制動部の故障の有無を判断することを特徴とする竪型成形機の制動部故障検出方法。
4. 前記制動部は、サーボモータに付設される電磁ブレーキであり、
   サーボモータによる位置保持制御を解除した状態で電磁ブレーキの制動をかけ、前記検出部により可動部の落下の状態を検出して電磁ブレーキの故障の有無を判断することを特徴とする請求項３に記載の竪型成形機の制動部故障検出方法。