JP3894911B2

JP3894911B2 - 射出成形機用モータの負荷監視および保護方法

Info

Publication number: JP3894911B2
Application number: JP2003275923A
Authority: JP
Inventors: 英明白井
Original assignee: 株式会社名機製作所
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: JP2005035207A

Description

本発明は、射出成形機の油圧アキュムレータを蓄圧するモータの負荷監視および保護方法に関する。

従来の油圧アクチュエータの駆動源であるポンプ用モータは、特許文献１に示すように、該アクチュエータの過負荷による過熱・焼損等の保護をサーマルリレーにより行っていた。

サーマルリレーは、通電によるモータの発熱量に対応して疑似的に発熱するヒータを有し、このヒータの熱に基づき作動するバイメタルが電気接点を開いてモータへの電流を遮断するものである。サーマルリレーは、このような作動原理であるため環境温度の変化により誤動作し易いという問題がある。また、サーマルリレーの作動時点は、射出成形機の成形行程に関連せずモータを成形サイクル途中で停止させるので、金型に残留した成形品の取出しが困難となることがある。

さらに、サーマルリレーが有するヒータは、モータと比較して蓄熱量が少なく放熱も多いことから、モータの短時間で繰り返されるピーク負荷に対して正しく応答し難く、モータが過熱しているにも拘わらずサーマルリレーのヒータはバイメタルを作動させるまでには加熱されない場合がある。そのため、光ディスク基板の成形のように３〜５秒の成形サイクル時間で１５０％を越える過負荷と３０％以下の軽負荷を繰り返す射出成形機のモータは、サーマルリレーで監視・保護されているにも拘わらず焼損することがある。

特開平１０−２９６８１７号公報（第１−５頁、第１―２図）

本発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、従来の監視・保護機構では保護することができない作動領域や環境温度変化等における確実な射出成形機用モータの負荷監視および保護方法を提供することを目的とする。

すなわち、請求項１の発明は、アキュムレータに所定圧で蓄圧された圧油により油圧アクチュエータを作動させる射出成形機において、前記射出成形機の成形サイクル時間の略複数倍に相当する所定時間内で、アキュムレータに圧油を蓄圧する蓄圧時間を積算した値と、前記所定時間から前記蓄圧時間の積算値を減算したアキュムレータに圧油を蓄圧しない非蓄圧時間との比を基準値と比較演算することによりアキュムレータに蓄圧させるポンプを駆動するモータの負荷状態を監視し、前記負荷状態が前記基準値を越えたときには警報を発報して前記モータを保護することを特徴とする射出成形機の監視・保護方法に係る。

請求項２の発明は、請求項１において、前記蓄圧時間を積算した値と前記非蓄圧時間との比の値が基準値を越えたときにタイマを起動し、該タイマの所定時間が経過したときの射出成形機の成形サイクルを、成形品の取出し後に停止させる射出成形機の監視・保護方に係る。

請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記射出成形機が光ディスク基板を成形するものである射出成形機の監視・保護方法に係る。

請求項１の発明は、アキュムレータに所定圧で蓄圧された圧油により油圧アクチュエータを作動させる射出成形機において、前記射出成形機の成形サイクル時間の略複数倍に相当する所定時間内で、アキュムレータに圧油を蓄圧する蓄圧時間を積算した値と、前記所定時間から前記蓄圧時間の積算値を減算したアキュムレータに圧油を蓄圧しない非蓄圧時間との比を基準値と比較演算することによりアキュムレータに蓄圧させるポンプを駆動するモータの負荷状態を監視し、前記負荷状態が前記基準値を越えたときには警報を発報して前記モータを保護するため、従来の監視・保護機構では保護することができない作動領域や環境温度変化等においても確実にモータの負荷監視および保護を行うことができ、しかも蓄圧時間を平均して精度良く得ることができるので、高精度でモータの負荷監視および保護を行うことができる。

請求項２の発明は、前記蓄圧時間を積算した値と非蓄圧時間との比の値が基準値を越えたときにタイマを起動し、該タイマの所定時間が経過したときの射出成形機の成形サイクルを、成形品の取出し後に停止させるので、成形サイクルをむやみに停止させることがなく最適な状態でモータを保護することができる。

請求項３の発明は、前記射出成形機が光ディスク基板を成形するものであるので、短時間に厳しい負荷変動を繰り返す光ディスクの成形においても、効果的にモ―タの負荷監視および保護を行うことができる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明を実施する射出成形機のアクチュエータの要部とその油圧駆動装置を示す系統図、図２は本発明の実施例におけるアキュムレータ圧力とモータの負荷率の変化を示すグラフ、図３は本発明のモータの負荷監視および保護方法を示す流れ図である。

射出成形機１は型締装置１０および図示しない射出装置からなり、該型締装置１０等のアクチュエータのうちの少なくとも一は、ポンプ２８およびアキュムレータ２３等からなる油圧駆動装置２に接続されている。

図１に示す型締装置１０は、図示しない金型を開閉・圧締するアクチュエータであり、型締シリンダ１１と、型締シリンダ１１に嵌挿されて型締シリンダ１１を型締室１４と型開室１５に分割しつつ往復移動するピストン１２と、型締シリンダ１１の端面中心部に固着されてピストン１２の中心孔に往復動自在に嵌挿されるブースタラム１３とからなる。ピストン１２の外側端面には図示しない可動盤が固着され、可動盤には金型が取付けられる。

ブースタラム１３と型締シリンダ１１の型開室１５にはサーボバルブ１８の出口ポートＡ，Ｂがそれぞれ接続されている。したがって、サーボバルブ１８のスプルが右に偏移すればサーボバルブ１８の入口ポートＰから流入する圧油はブースタラム１３に供給され、ピストン１２は右側に移動して型閉する。また、サーボバルブ１８のスプルが左に偏移すればサーボバルブ１８の入口ポートＰから流入する圧油は型開室１５に供給され、ピストン１２は左側に移動して型開する。

ポンプ２８は、タンク３０に蓄えられた作動油を吸引し加圧して圧油を吐出する。モータ２９は、ポンプ２８を回転駆動するもので交流誘導モータが好適に採用される。ポンプ２８から吐出された圧油は、リリーフ弁２５により所定圧力に制限されるとともに負荷状態が制御される。より詳細に述べると、リリーフ弁２５の制御ポート３２に切換弁２６が接続され、制御装置３１からの信号により切換弁２６はＯＮ−ＯＦＦ制御される。切換弁２６がＯＦＦのとき（図１に示す切換状態）は制御ポート３２はタンク３０と連通して制御ポート３２が無圧となるので、リリーフ弁２５はポンプ２８の吐出する全ての作動油をタンク３０に戻すこととなる。このとき作動油は、管路２７とリリーフ弁２５を流動するときの流動抵抗により数ＭＰａの圧力を発生させ、さらにポンプ２８の効率が８０〜９０％であることから、モータ２９は３０％程度の負荷率となる。一方、切換弁２６がＯＮのときは制御ポート３２は遮断され、制御ポート３２は予めリリーフ弁２５に手動で設定された油圧値に制御されるので、リリーフ弁２５はポンプ２８の吐出する作動油を所定油圧に制限する。すなわち、切換弁２６がＯＮのときポンプ２８は負荷状態となり、ポンプ２８の吐出圧油の全量が、リリーフ弁２５の設定圧力に到達するまで逆止弁２４を通じて管路２２へ流出してアキュムレータ２３に蓄圧される。圧油がリリーフ弁２５の設定圧力に到達したときは、余分な圧油がリリーフ弁２５を通じてタンク３０に戻る。

管路２２にはアキュムレータ２３、圧力検出器２１およびカートリッジ弁１９が接続されている。アキュムレータ２３は、ゴム袋あるいはシリンダとピストンからなり、ゴム袋あるいはシリンダ内に貯留した作動油を窒素ガスの圧力で押圧して圧油を吐出するようにしたものである。圧力検出器２１は、歪ゲージや半導体によって変換された油圧の電気信号を制御装置３１へ伝送する。圧力検出器２１または制御装置３１は、低圧と高圧の二の設定値を有し、図２に示すように、アキュムレータ圧力すなわち管路２２の油圧が低圧の設定値まで降下したときに切換弁２６をＯＮにし、管路２２の油圧が高圧の設定値まで上昇したときに切換弁２６をＯＦＦにするように制御する。すなわち、切換弁２６がＯＮの間はポンプ２８から吐出される圧油はアキュムレータ２３に蓄圧され、そのときのモータ２９の負荷率は、図２に示すように、圧油をアキュムレータ２３に１６ＭＰａ（低圧設定）から１７ＭＰａ（高圧設定）まで蓄圧するとき約１７０％となる。なお、モータ２９の負荷率の変化は図２に示すようになる。リリーフ弁２５の圧力設定は、リリーフ弁２５を安全弁として作用させるため、前記高圧設定値より高い１９ＭＰａとしている。

カートリッジ弁１９は、切換弁２０により開閉制御可能な逆止弁であり切換弁２０がＯＦＦのときは閉であり、切換弁２０がＯＮのときは開となる。カートリッジ弁１９の出口はサーボバルブ１８の入口Ｐポートに接続されている。したがって、アキュムレータ２３から吐出される圧油は、管路２２、カートリッジ弁１９およびサーボバルブ１８を介して型締装置１０に供給される。前述したようにブースタラム１３に圧油を供給して型閉し金型が当接したとき、切換弁１６をＯＮして型締室１４にも圧油を供給して型締する。このとき、型締室１４とタンク３０の間に設けた逆止弁１７は型締室１４から逆方向であるから、型締室１４の圧油は保持される。金型への溶融樹脂の射出行程と金型へ射出された溶融樹脂の固化・冷却行程が終了した後、サーボバルブ１８は型締室１４の圧抜きを行う。そして、サーボバルブ１８は型開室１５へ圧油を供給して型開きを行う。このとき、逆止弁１７は強制的に開くように制御され、型締室１４の作動油はタンク３０に戻る。

ところで、管路２２には射出装置等の他のアクチュエータが接続されることもある。前述したように、アキュムレータ２３はアクチュエータの油圧源となっており、ポンプ２８はアキュムレータ２３へのみ圧油を供給するので、モータ２９の負荷率は、切換弁２６がＯＮ時の高負荷と切換弁２６がＯＦＦ時の低負荷とを略定周期で繰り返すことになる。特に、射出成形機１が光ディスク基板を成形するときの成形サイクルは３〜５秒と短く、これに対応してモータ２９の負荷変動も高負荷と低負荷を３〜５秒の略定周期で繰り返すのである。

このようなモータ２９の作動状況においては、モータ２９の負荷率は高負荷と低負荷の比から容易に求めることができる。次に、前記負荷率の求め方とそれを用いてモータ２９を保護する方法について説明する。

図２および図３に示すように、射出成形機１が運転されて成形サイクルが開始する（Ｓ１）。成形サイクルとは、型閉、型締、射出、冷却、型開および成形品取出しの一連の射出成形作動をいう。制御装置３１の記憶手段には所定時間を設定した第１タイマが設けられており、該制御装置３１が第１タイマをリセットした後に第１タイマが計時を開始する（Ｓ２）。第１タイマの所定時間は、射出成形機１の成形サイクル時間の略複数倍に相当する時間に設定されている。光ディスク基板を成形する射出成形機を例に挙げると、１成形サイクル時間は３〜５秒であり、第１タイマの所定時間は１分間としている。第１タイマの所定時間は、長ければサンプル数が増えて精度は上がるが監視の間隔が長くなるので、成形サイクルの１０倍前後が好ましい。

制御装置３１は、アキュムレータ２３の圧力を検出する圧力検出器２１の信号に基づいて切換弁２６をＯＮ―ＯＦＦ制御する。切換弁２６がＯＮのときには、ポンプ２８はアキュムレータ２３に圧油を蓄圧し、モータ２９の負荷率は高負荷となる。制御装置３１は、切換弁２６がＯＮとなる蓄圧時間Ｔ１（図２参照）を制御装置３１に設けたＲＡＭ等の記憶手段に積算して格納する（Ｓ３）。

成形サイクル中、制御装置３１は第１タイマの所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ４）。第１タイマの計時が所定時間を経過していないときは、Ｓ３に戻り蓄圧時間Ｔ１の積算と格納を継続する。第１タイマの計時が所定時間を経過したときはＳ５へ続く。

Ｓ５では、前記記憶手段に格納された蓄圧時間Ｔ１の積算値を、第１タイマの所定時間から蓄圧時間Ｔ１の積算値を減算した値（非蓄圧時間Ｔ２，図２参照）で除算して前記蓄圧時間Ｔ１と非蓄圧時間Ｔ２との比を求める。この蓄圧時間Ｔ１と非蓄圧時間Ｔ２との比に基づいてモータ２９の負荷率を求めるに際し、射出成形機１の成形サイクル時間の略複数倍に相当する所定時間内の前記蓄圧時間Ｔ１を積算した値を用いている。これによって、蓄圧時間Ｔ１を平均して精度良く得ることができ、高精度でモータ２９の負荷監視および保護を行うことができる。そして、前記蓄圧時間Ｔ１と非蓄圧時間Ｔ２との比を基準値と比較演算する。基準値は、モータ２９が過熱状態か否かを判定するための基準となる値であり、この基準値に基づいてモータ２９の負荷状態を監視する。これによって、サーマルリレー等のような従来の監視・保護機構では保護することができない作動領域や環境温度変化等においても確実にモータ２９の負荷監視および保護を行うことができる。この基準値は、モータ２９の高負荷と低負荷の負荷率を考慮して決定する必要があるが、射出成形機１により設置状況等が異なるのでモータ２９の温度変化を実測して決定することが望ましい。なお、射出成形機１が光ディスク基板を成形するときの基準値は１である。

Ｓ５で、前記蓄圧時間Ｔ１と非蓄圧時間Ｔ２との比が基準値を越えないときはＳ２に戻り、制御装置３１が第１タイマをリセットした後に第１タイマが計時を開始する。前記蓄圧時間Ｔ１と非蓄圧時間Ｔ２との比が基準値を越えたときは、警報を発報する（Ｓ６）とともに、前記制御装置３１が第２タイマを起動してリセットした後に第２タイマが計時を開始する（Ｓ７）。

前記警報の具体例は、制御装置３１の液晶表示装置にメッセージを表示したり、制御装置３１あるいは制御装置３１とは別に設けた警報ランプを点灯させる等が挙げられる。この警報により射出成形機１の運転員は、モータ２９の負荷を低下させるように冷却行程や成形品の取出し行程の時間を延長させる等の成形条件の変更を行う。これによって、モータ２９の焼損等を防止することができる。第２タイマは、前記成形条件の変更のようなモータ２９の負荷低減の対策に対する結果を確認するための時間的余裕を与える目的を有するものである。また、第２タイマは、成形サイクルが突然停止すると復旧に時間を要し材料の無駄も多くなるので、可能な限り成形を継続する目的も有している。

制御装置３１は第２タイマの所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ８）。第２タイマの計時が所定時間を経過しないときはＳ８を継続する。第２タイマの計時が所定時間を経過したときはＳ９へ移行し、前記制御装置３１が射出成形機１の成形サイクルを成形品の取出し後に停止する。

成形サイクルは、射出行程、冷却行程等の一連の行程が終了後に型開きして成形品を取出した後に停止する。このようにしないと、成形品が金型内に残留して取出しが困難となる。そのため、前記Ｓ９の制御は、第２タイマが成形サイクル途中で所定時間を経過したと判断しても、一連の成形サイクルを終了するまで継続させるものである。これによって、成形サイクルをむやみに停止させることがなく最適な状態でモータ２９を保護することができる。

本発明を実施する射出成形機のアクチュエータの要部とその油圧駆動装置を示す系統図である。本発明の実施例におけるアキュムレータ圧力とモータの負荷率の変化を示すグラフである。本発明のモータの負荷監視および保護方法を示す流れ図である。

符号の説明

１射出成形機
２油圧駆動装置
１０型締装置（アクチュエータ）
２１圧力検出器
２３アキュムレータ
２６切換弁
２８ポンプ
２９モータ
３１制御装置
Ｔ１蓄圧時間
Ｔ２非蓄圧時間

Claims

アキュムレータに所定圧で蓄圧された圧油により油圧アクチュエータを作動させる射出成形機において、
前記射出成形機の成形サイクル時間の略複数倍に相当する所定時間内で、アキュムレータに圧油を蓄圧する蓄圧時間を積算した値と、前記所定時間から前記蓄圧時間の積算値を減算したアキュムレータに圧油を蓄圧しない非蓄圧時間との比を基準値と比較演算することによりアキュムレータに蓄圧させるポンプを駆動するモータの負荷状態を監視し、前記負荷状態が前記基準値を越えたときには警報を発報して前記モータを保護することを特徴とする射出成形機の監視・保護方法。
前記蓄圧時間を積算した値と前記非蓄圧時間との比の値が基準値を越えたときにタイマを起動し、該タイマの所定時間が経過したときの射出成形機の成形サイクルを、成形品の取出し後に停止させる請求項１に記載の射出成形機の監視・保護方法。
前記射出成形機が光ディスク基板を成形するものである請求項１又は２に記載の射出成形機の監視・保護方法。