JP3506631B2 - 電動射出成形機のボールねじ寿命予測方法および装置 - Google Patents
電動射出成形機のボールねじ寿命予測方法および装置Info
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Description
おける射出スクリュや金型および型締ラム等を移動させ
るボールねじの寿命を予測して警報等を発生する電動射
出成形機のボールねじ寿命予測方法および装置に関する
ものである。
(サーボモータ)によりボールねじを回転駆動させて射
出スクリュや金型および型締ラム等を進退移動させてい
る。従って、このボールねじは、この種の電動射出成形
機では、射出成形動作において最も負担の大きい部品で
あり、長期間に亘る使用に際して損傷等を生じた場合に
は、射出成形機の稼動を突然停止させなければならなく
なる事態が予想される。このような事態に至った場合に
は、直ちに新たなボールねじと交換しなければならない
が、この交換作業に際しての生産ラインの中断によっ
て、成形品の品質の安定化を妨げるばかりでなく、ボー
ルねじと結合している周辺部品等に対しても連鎖的な損
傷を与える等の悪影響を及ぼす難点がある。
ねじの損傷等が生じる状態に近付く時期、すなわちボー
ルねじの寿命を予測して、予め新たなボールねじと交換
することが要求される。
機の運転に熟練したオペレータの勘により、前記寿命を
判断してボールねじの交換が行われていた。しかし、オ
ペレータの勘に頼る方法では、ボールねじの交換時期を
正確に判断することは困難である。すなわち、交換時期
が早過ぎた場合には、使用可能なボールねじを廃棄する
こととなり、交換に要した手間が無駄になると共に、交
換時期が遅れた場合には、ボールねじの破損およびこれ
に伴う連鎖的な周辺部品の破損等の被害が甚大となる問
題がある。
ボールねじを軸受けしているベアリングが最も負担の大
きい部品であるとの認識に基づいて、ベアリングやボー
ルねじ等の回転部材の寿命を的確に予測することができ
る射出成形機等における回転部材の寿命予測装置が提案
されている(特開平6−91683号公報)。
は、駆動モータによって回転させられる回転部材の回転
数を直接的もしくは間接的に積算する積算器と、前記回
転部材の回転数と回転部材を回転させるのに要したトル
クから回転部材の疲れ寿命を演算する演算器と、前記積
算器で積算された回転部材の総回転数と前記演算器で演
算された回転部材の疲れ寿命とを比較する比較器とを設
け、回転部材の総回転数が疲れ寿命に近付き、あるいは
到達したら、警報を出力して回転部材を交換する等の対
策をとることができるように構成したものである。
た従来の射出成形機等における回転部材の寿命予測装置
にあっては、回転部材の積算された総回転数からなる数
値と、駆動モータの回転部材を回転させるのに要したト
ルクから演算される疲れ寿命に相当する数値とを、互い
に比較してその数値の差が殆ど無くなることをもって、
回転部材の寿命の判断基準としており、特にトルクから
疲れ寿命を算出する演算の内容はきわめて複雑であり、
しかもベアリングの寿命を対象とする場合にはトルク値
以外の係数も多くなり、演算がより複雑となる難点があ
る。
討を重ねた結果、ボールねじを回転駆動する場合におい
て、単位時間内におけるボールねじの移動速度vと電動
モータの動作電流Iとの積に電動モータのトルク定数k
を掛算してボールねじに加わる総エネルギー値Aを得る
と共に、ボールねじに加わる力と時間とからなる寿命の
関係において、ボールねじに発生する力Fとその移動速
度vとの積から得られる寿命エネルギー値Bをテーブル
設定することにより、前記総エネルギー値Aが所要の寿
命エネルギー値Bと比較してその値が大きくなった場合
(A≧B)に、ボールねじの寿命の限界と判定すること
ができることを突き止めた。
結果、電動モータの駆動軸側とボールねじとの結合部の
間にトルク測定器を設け、このトルク測定器によってボ
ールねじを回転させるのに要したトルク値を測定するこ
とにより、この測定されるトルク値は電動モータの駆動
電流に比例することから、これらトルク値の経過データ
を蓄積してボールねじに加わる総エネルギー値A′を得
ると共に、この総エネルギー値A′と前記寿命エネルギ
ー値Bとを比較することによって、ボールねじの寿命を
判定するように設定することもできることを突き止め
た。
には、電動モータを駆動させてからボールねじの作動に
よるトルク値が、所定のトルク値に至るまでの遅延時間
を計測することによって、ボールねじの寿命を判定する
ことも可能であり、また電動モータの駆動によりボール
ねじを介して負荷を駆動した際に、一定トルク指令領域
でのトルク値の変動を測定し、この測定値の変動幅によ
って、ボールねじの寿命を判定することも可能であるこ
とが判明した。
によりボールねじの寿命を適正かつ確実に予測すること
ができると共に、簡単な構成により低コストに製造し得
る装置とすることができる電動射出成形機のボールねじ
寿命予測方法および装置を提供することにある。
め、本発明に係る電動射出成形機のボールねじ寿命予測
方法は、固定ダイプレートに対し移動ダイプレートを進
退自在に対向配置して金型の開閉および型締めを行う型
締装置と、この型締装置の一側に設けられた加熱バレル
内に進退かつ回転自在に挿通されたスクリュを駆動して
金型キャビティ内に溶融樹脂を供給する射出装置とを備
え、前記型締装置および射出装置の作動をボールねじを
介して電動モータの駆動制御により行うように構成した
電動射出成形機のボールねじ寿命予測方法において、単
位時間内におけるボールねじの移動速度と設定された電
動モータの動作電流との積を蓄積させたものに電動モー
タのトルク定数を掛算してボールねじに加わる総エネル
ギー値Aを得ると共に、ボールねじに発生する力とその
移動速度との積から寿命エネルギー値Bを設定し、前記
総エネルギー値Aが寿命エネルギー値Bを越えた際に
(A≧B)、ボールねじの寿命の限界と判定することを
特徴とする。
ねじ寿命予測方法は、固定ダイプレートに対し移動ダイ
プレートを進退自在に対向配置して金型の開閉および型
締めを行う型締装置と、この型締装置の一側に設けられ
た加熱バレル内に進退かつ回転自在に挿通されたスクリ
ュを駆動して金型キャビティ内に溶融樹脂を供給する射
出装置とを備え、前記型締装置および射出装置の作動を
ボールねじを介して電動モータの駆動制御により行うよ
うに構成された電動射出成形機のボールねじ寿命予測方
法において、電動モータにより回転駆動するボールねじ
のトルク値を測定し、これらトルク値の経過データを蓄
積してボールねじに加わる総エネルギー値A′を得ると
共に、ボールねじに発生する力とその移動速度との積か
ら寿命エネルギー値Bを設定し、この総エネルギー値
A′と前記寿命エネルギー値Bとを比較して、前記総エ
ネルギー値A′が寿命エネルギー値Bを越えた際に
(A′≧B)、ボールねじの寿命の限界と判定すること
を特徴とする。
寿命予測装置において、固定ダイプレートに対し移動ダ
イプレートを進退自在に対向配置して金型の開閉および
型締めを行う型締装置と、この型締装置の一側に設けら
れた加熱バレル内に進退かつ回転自在に挿通されたスク
リュを駆動して金型キャビティ内に溶融樹脂を供給する
射出装置とを備え、前記型締装置および射出装置の作動
をボールねじを介して電動モータの駆動制御により行う
ように構成した電動射出成形機のボールねじ寿命予測装
置において、電動モータにより回転駆動するボールねじ
の移動位置と移動速度とを検出するエンコーダを電動モ
ータに設け、このエンコーダにより検出されたデータと
設定器に設定された電動モータの駆動指令値とに基づい
て前記電動モータをフィードバック制御する制御ループ
を設け、前記エンコーダにより検出された移動速度と設
定器に設定された電動モータの動作電流とに関し、前記
移動速度と前記動作電流との積からなるデータを単位時
間毎に蓄積する記憶手段を設け、この記憶手段に蓄積さ
れたデータに基づき電動モータのトルク定数を掛算する
ことによりボールねじに加わる総エネルギー値Aを得る
と共に寿命エネルギー値Bを設定し、前記総エネルギー
値Aと寿命エネルギー値Bとを比較してボールねじの寿
命を判定する寿命判定手段を設け、さらに前記寿命判定
手段によって判定された結果を表示する表示手段を設け
たことを特徴とする。
ねじ寿命予測装置において、固定ダイプレートに対し移
動ダイプレートを進退自在に対向配置して金型の開閉お
よび型締めを行う型締装置と、この型締装置の一側に設
けられた加熱バレル内に進退かつ回転自在に挿通された
スクリュを駆動して金型キャビティ内に溶融樹脂を供給
する射出装置とを備え、前記型締装置および射出装置の
作動をボールねじを介して電動モータの駆動制御により
行うように構成した電動射出成形機のボールねじ寿命予
測装置において、電動モータにより回転駆動するボール
ねじのトルク値を測定するトルク測定器を設け、このト
ルク測定器により測定されるトルク値とエンコーダによ
り検出されるデータおよび射出成形機用コントローラの
設定部に設定された電動モータの駆動指令値とに基づい
て前記電動モータをフィードバック制御する制御ループ
を設け、前記トルク値の経過データを前記射出成形機用
コントローラのトルク測定結果蓄積部に蓄積してボール
ねじに加わる総エネルギー値A′を得ると共に寿命エネ
ルギー値Bを設定し、この総エネルギー値A′と寿命エ
ネルギー値Bとを比較してボールねじの寿命を判定する
寿命判定部を前記射出成形機用コントローラに設け、さ
らに前記寿命判定部によって判定された結果を表示する
表示手段を設けたことを特徴とする。
機のボールねじ寿命予測方法につき、この方法を実施す
る装置との関係において、添付図面を参照しながら以下
詳細に説明する。
予測方法を実施する装置の一実施例を示す要部構成と制
御系統を示す概略説明図である。
射出スクリュを示し、この射出スクリュ10はボールね
じ12を介して回転自在にかつ進退自在に保持され、前
記ボールねじ12の一端にプーリ14を取付ける。これ
に対し、前記ボールねじ12と軸平行に電動モータ16
を配置し、この電動モータ16の出力軸18にプーリ2
0を取付け、このプーリ20と前記ボールねじ12の一
端のプーリ14との間にタイミングベルト22を巻き掛
けて結合した構成とする。
ては、一般的に固定ダイプレートに対し移動ダイプレー
トを進退自在に対向配置して金型の開閉および型締めを
行う型締装置と、この型締装置の一側に設けられた加熱
バレル内に進退かつ回転自在に挿通されたスクリュを駆
動して金型キャビティ内に溶融樹脂を供給する射出装置
とを備え、前記型締装置および射出装置の作動をボール
ねじを介して電動モータの駆動制御により行うように構
成したものであり、前記ボールねじが本発明における寿
命予測方法および寿命予測装置の対象となるものであ
る。
駆動によりボールねじ12の移動位置を検出する位置検
出機能と、その移動速度を検出する速度検出機能とを備
えたエンコーダ24を設ける。従って、前記エンコーダ
24を介して検出手段26において検出された移動位置
データ26aおよび移動速度データ26bは、比較器2
8に転送して、予め指令設定器30において設定された
設定値と比較される。この比較結果は、それぞれ位置制
御ループ32および速度制御ループ34を介して移動速
度vと動作電流Iとを算出して、前記移動速度vと動作
電流Iとの積からなるデータとして記憶手段36に記憶
保持される。
単位動作時間t当りの前記移動速度vと動作電流Iとの
積を累積させた、次式で示される蓄積データとなる。
積データに基づき、寿命判定手段38において、電動モ
ータ16のトルク定数kを掛算することにより、ボール
ねじ12に加わる総エネルギー値Aを得ることができ
る。一方、前記寿命判定手段38においては、ボールね
じ12に加わる力と時間とからなる寿命の関係におい
て、ボールねじ12に発生する力Fと移動速度vとの積
から得られる寿命エネルギー値Bをテーブル設定する。
そして、このようにして得られた、前記総エネルギー値
Aは、所要の寿命エネルギー値Bと比較して、寿命エネ
ルギー値Bを越えた場合(A≧B)に、ボールねじ12
の寿命の限界と判定することができる。
ボールねじ12の寿命の限界と判定された場合には、所
要のアラームを発生して、この状態を適宜表示手段40
により表示する。
れた電動モータ16の動作指令の設定値は、前記表示手
段40において表示し得ると共に、前記記憶手段36を
介して電流制御ループ42により、電動モータ16の駆
動をフィードバック制御することができる。
予測方法を実施する装置の別の実施例を示す要部構成と
制御系統を示す概略説明図である。なお、説明の便宜
上、前述した図1に示す実施例と同一の構成部分には同
一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
ルねじ寿命予測装置は、電動モータ16の駆動軸側とボ
ールねじ12との結合部の間にトルク測定器44を設け
た構成からなる。
ク測定器44によってボールねじ12を回転させるのに
要したトルク値τを測定することにより、この測定され
るトルク値τは電動モータ16の駆動電流Iに比例する
ことから、これらトルク値τの経過データを蓄積して総
エネルギー値A′を得ると共に、この総エネルギー値
A′と、前記実施例1と同様にして得られる寿命エネル
ギー値Bとを、比較することによって、ボールねじ12
の寿命を判定することができる。
定器44によって測定されたトルク値τは、まず前記電
動モータ16に設けたエンコーダ24から検出されるボ
ールねじ12の移動位置データと共に、射出成形機用コ
ントローラ50の射出制御設定部50aに設定された動
作指令に基づいて電動モータ16を駆動制御する射出制
御部46に入力する。従って、この射出制御部46にお
いては、前記トルク値τ測定データと移動位置データと
の入力により、電動モータ制御アンプ48を介して電動
モータ16のフィードバック制御を行うことができる。
されたトルク値τは、射出成形機用コントローラ50の
トルク測定結果蓄積部50bに入力して、トルク値τ測
定データを順次蓄積する。そして、これら蓄積されたト
ルク値τの経過データは、電動モータ16の駆動電流I
に比例することから、前記実施例と同様にしてボールね
じ12に加わる総エネルギー値A′を得ることができ
る。従って、射出成形機用コントローラ50に設けた寿
命判定部50cにおいて、前記総エネルギー値A′を算
出すると共に、この総エネルギー値A′を、前記実施例
1と同様にして得られる寿命エネルギー値Bと比較し、
前記総エネルギー値A′が寿命エネルギー値Bを越えた
場合(A′≧B)に、ボールねじ12の寿命の限界と判
定することができる。
ボールねじ12の寿命の限界と判定された場合には、所
要のアラームを発生して、この状態を適宜表示手段52
により表示することができる。
ねじ12を介して負荷を駆動した際に、一定トルク指令
領域でのトルク値τの変動を測定し、この測定値の変動
幅によって、ボールねじの寿命を判定するように、前記
射出成形機用コントローラ50におけるトルク測定結果
蓄積部50bおよび寿命判定部50cを設定することも
可能である。
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更
が可能である。
発明に係る電動射出成形機のボールねじ寿命予測方法
は、固定ダイプレートに対し移動ダイプレートを進退自
在に対向配置して金型の開閉および型締めを行う型締装
置と、この型締装置の一側に設けられた加熱バレル内に
進退かつ回転自在に挿通されたスクリュを駆動して金型
キャビティ内に溶融樹脂を供給する射出装置とを備え、
前記型締装置および射出装置の作動をボールねじを介し
て電動モータの駆動制御により行うように構成した電動
射出成形機のボールねじ寿命予測方法において、単位時
間内におけるボールねじの移動速度と設定された電動モ
ータの動作電流との積を蓄積させたものに電動モータの
トルク定数を掛算してボールねじに加わる総エネルギー
値Aを得ると共に、ボールねじに発生する力とその移動
速度との積から寿命エネルギー値Bを設定し、前記総エ
ネルギー値Aが寿命エネルギー値Bを越えた際に(A≧
B)、ボールねじの寿命の限界と判定するように設定す
ることにより、ボールねじの寿命の限界を適正かつ簡便
に判定することができる。
ルねじ寿命予測装置は、固定ダイプレートに対し移動ダ
イプレートを進退自在に対向配置して金型の開閉および
型締めを行う型締装置と、この型締装置の一側に設けら
れた加熱バレル内に進退かつ回転自在に挿通されたスク
リュを駆動して金型キャビティ内に溶融樹脂を供給する
射出装置とを備え、前記型締装置および射出装置の作動
をボールねじを介して電動モータの駆動制御により行う
ように構成した電動射出成形機のボールねじ寿命予測装
置において、電動モータにより回転駆動するボールねじ
の移動位置と移動速度とを検出するエンコーダを電動モ
ータに設け、このエンコーダにより検出されたデータと
設定器に設定された電動モータの駆動指令値に基づいて
前記電動モータをフィードバック制御する制御ループを
設け、前記エンコーダにより検出された移動速度と設定
器に設定された電動モータの動作電流とに関し、前記移
動速度と前記動作電流との積からなるデータを単位時間
毎に蓄積する記憶手段を設け、この記憶手段に蓄積され
たデータに基づき電動モータのトルク定数を掛算するこ
とによりボールねじに加わる総エネルギー値Aを得ると
共に寿命エネルギー値Bを設定し、前記総エネルギー値
Aと寿命エネルギー値Bとを比較してボールねじの寿命
を判定する寿命判定手段を設け、さらに前記寿命判定手
段によって判定された結果を表示する表示手段を設けた
構成とすることによって、簡単な構成にして低コストに
製造することができるボールねじ寿命予測装置を得るこ
とができる。
予測方法を実施する装置の一実施例を示す要部構成と制
御系統の概略説明図である。
予測方法を実施する装置の別の実施例を示す要部構成と
制御系統の概略説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 固定ダイプレートに対し移動ダイプレー
トを進退自在に対向配置して金型の開閉および型締めを
行う型締装置と、この型締装置の一側に設けられた加熱
バレル内に進退かつ回転自在に挿通されたスクリュを駆
動して金型キャビティ内に溶融樹脂を供給する射出装置
とを備え、前記型締装置および射出装置の作動をボール
ねじを介して電動モータの駆動制御により行うように構
成した電動射出成形機のボールねじ寿命予測方法におい
て、 単位時間内におけるボールねじの移動速度と設定された
電動モータの動作電流との積を蓄積させたものに電動モ
ータのトルク定数を掛算してボールねじに加わる総エネ
ルギー値Aを得ると共に、ボールねじに発生する力とそ
の移動速度との積から寿命エネルギー値Bを設定し、前
記総エネルギー値Aが寿命エネルギー値Bを越えた際に
(A≧B)、ボールねじの寿命の限界と判定することを
特徴とする電動射出成形機のボールねじ寿命予測方法。 - 【請求項2】 固定ダイプレートに対し移動ダイプレー
トを進退自在に対向配置して金型の開閉および型締めを
行う型締装置と、この型締装置の一側に設けられた加熱
バレル内に進退かつ回転自在に挿通されたスクリュを駆
動して金型キャビティ内に溶融樹脂を供給する射出装置
とを備え、前記型締装置および射出装置の作動をボール
ねじを介して電動モータの駆動制御により行うように構
成した電動射出成形機のボールねじ寿命予測方法におい
て、 電動モータにより回転駆動するボールねじのトルク値を
測定し、これらトルク値の経過データを蓄積してボール
ねじに加わる総エネルギー値A′を得ると共に、ボール
ねじに発生する力とその移動速度との積から寿命エネル
ギー値Bを設定し、前記総エネルギー値A′が寿命エネ
ルギー値Bを越えた際に(A′≧B)、ボールねじの寿
命の限界と判定することを特徴とする電動射出成形機の
ボールねじ寿命予測方法。 - 【請求項3】 固定ダイプレートに対し移動ダイプレー
トを進退自在に対向配置して金型の開閉および型締めを
行う型締装置と、この型締装置の一側に設けられた加熱
バレル内に進退かつ回転自在に挿通されたスクリュを駆
動して金型キャビティ内に溶融樹脂を供給する射出装置
とを備え、前記型締装置および射出装置の作動をボール
ねじを介して電動モータの駆動制御により行うように構
成した電動射出成形機のボールねじ寿命予測装置におい
て、 電動モータにより回転駆動するボールねじの移動位置と
移動速度とを検出するエンコーダを電動モータに設け、
このエンコーダにより検出されたデータと設定器に設定
された電動モータの駆動指令値とに基づいて前記電動モ
ータをフィードバック制御する制御ループを設け、前記
エンコーダにより検出された移動速度と設定器に設定さ
れた電動モータの動作電流とに関し、前記移動速度と前
記動作電流との積からなるデータを単位時間毎に蓄積す
る記憶手段を設け、この記憶手段に蓄積されたデータに
基づき電動モータのトルク定数を掛算することによりボ
ールねじに加わる総エネルギー値Aを得ると共に寿命エ
ネルギー値Bを設定し、前記総エネルギー値Aと寿命エ
ネルギー値Bとを比較してボールねじの寿命を判定する
寿命判定手段を設け、さらに前記寿命判定手段によって
判定された結果を表示する表示手段を設けたことを特徴
とする電動射出成形機のボールねじ寿命予測装置。 - 【請求項4】 固定ダイプレートに対し移動ダイプレー
トを進退自在に対向配置して金型の開閉および型締めを
行う型締装置と、この型締装置の一側に設けられた加熱
バレル内に進退かつ回転自在に挿通されたスクリュを駆
動して金型キャビティ内に溶融樹脂を供給する射出装置
とを備え、前記型締装置および射出装置の作動をボール
ねじを介して電動モータの駆動制御により行うように構
成した電動射出成形機のボールねじ寿命予測装置におい
て、 電動モータにより回転駆動するボールねじのトルク値を
測定するトルク測定器を設け、このトルク測定器により
測定されるトルク値とエンコーダにより検出されるデー
タおよび射出成形機用コントローラの設定部に設定され
た電動モータの駆動指令値とに基づいて前記電動モータ
をフィードバック制御する制御ループを設け、前記トル
ク値の経過データを前記射出成形機用コントローラのト
ルク測定結果蓄積部に蓄積してボールねじに加わる総エ
ネルギー値A′を得ると共に寿命エネルギー値Bを設定
し、この総エネルギー値A′と寿命エネルギー値Bとを
比較してボールねじの寿命を判定する寿命判定部を前記
射出成形機用コントローラに設け、さらに前記寿命判定
部によって判定された結果を表示する表示手段を設 けた
ことを特徴とする電動射出成形機のボールねじ寿命予測
装置。
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