JP6247271B2 - 射出成形システム - Google Patents
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Description
本発明は射出成形システムに関し、特に射出成形システムにおいてサーボモータなどの動力装置によって動力を発生させ、伝達機構で動力を伝達させる射出成形システムに関する。
一般的な射出成形機は大きく分けて射出部と型締部とから構成される。射出部には、樹脂の射出時に動力を発生させる射出軸サーボモータと、射出軸サーボモータの回転運動を直線運動に変換させる伝達機構とが設けられている。型締部にも射出部と同様に型締時に動力を発生させる型締軸サーボモータと、型締軸サーボモータの回転運動を直線運動に変換させる伝達機構や、突出時に動力を発生させる突出軸サーボモータとその回転運動を直線運動に変換させる伝達機構がある。
図１を用いて、射出成形機の動作について説明する。射出成形機は台座１上に設置されており、大きく分けて射出部と型締部とから構成されている。射出部は、主として射出シリンダ６０と射出シリンダ６０に樹脂を供給するホッパ６６とから構成され、射出シリンダ６０の先端部にはノズル６２が設けられ、射出シリンダ６０の内部にはスクリュ６４が設けられている。また、射出軸サーボモータ３４ａの回転により射出軸ボールねじ３０ａが回転駆動され、射出シリンダ６０が固定プラテン４４と固定側金型４８に対して前後進する動作を行う。
また、型締部は主として可動プラテン４２と可動プラテン４２に取り付けられた可動側金型４６、可動プラテン４２を型締するためのトグル機構３６と型締軸サーボモータ３４ｂと型締軸ボールねじ３０ｂとから構成されており、型締軸サーボモータ３４ｂの回転により型締軸ボールねじ３０ｂが回転駆動され、これによりトグル機構３６が駆動されて可動プラテン４２が前後方に移動する。可動プラテン４２を固定プラテン側に移動させることによって、可動プラテン４２に取り付けられた可動側金型４６が固定側金型４８と突き当たり型閉じを行う。
また、ホッパ６６内の樹脂は射出シリンダ６０内に供給され、その後、図示しないヒータによって加熱されながら、スクリュ６４が樹脂を撹拌搬送する。加熱により溶融された樹脂は、固定側金型４８に圧接されたノズル６２の先端部から金型内に射出される。その後、トグル機構３６の駆動によって両金型の型締めが行われ、成形品の成形が行われる。その後、トグル機構３６の駆動によって型開きを行い、突出軸サーボモータ３４ｃの回転により突出軸ボールねじ３０ｃが回転駆動され、突出軸４３を突き出すことによって、成形品を金型外に突き出す。
このように射出部、型締部、突出部など射出成形機では多くの箇所でサーボモータ３４とボールねじ３０が用いられている。これらのボールねじ３０等の伝達機構は、繰り返しの大きな負荷を受けることで摩耗することがあり、摩耗が進展するとボールねじ３０の駆動がスムーズにいかなくなり成形不良が発生することがある。また、そのように伝達機構が摩耗する条件で使い続けると、ボールねじ３０のボールやねじ山部などが摩耗し、伝達機構が破損したり、射出成形機の機械の故障に至るおそれもある。
このような成形不良や機械の故障が発生すると生産の現場においては品質や生産性に悪い影響を及ぼす。そこで、伝達機構の摩耗状態を把握することができれば、成形品の品質保持や、機械の保全に対して有効である。
特許文献１には、台形ねじを用いて電動サーボモータの動力伝達を行う機構において、台形ねじと、その台形ねじと係合するねじナットの双方に測定器を設け、両測定器で検出した目盛の目盛差に基づいてねじ摩耗量を測定する技術が開示されている。
特許文献２には、射出成形機において、成形用の駆動モータと、駆動モータの回転を受けて回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構と、駆動モータの回転角を検出する検出器と、直線運動によって移動する被駆動部と、被駆動部の基準位置を規定する規定部材とを備え、被駆動部が基準位置に位置するときに検出器が検出した駆動モータの検出回転角と、あらかじめ取得した基準回転角とを比較することによって、ボールねじ機構の摩耗状態を検出する制御部を備える技術が開示されている。
特許文献２には、射出成形機において、成形用の駆動モータと、駆動モータの回転を受けて回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構と、駆動モータの回転角を検出する検出器と、直線運動によって移動する被駆動部と、被駆動部の基準位置を規定する規定部材とを備え、被駆動部が基準位置に位置するときに検出器が検出した駆動モータの検出回転角と、あらかじめ取得した基準回転角とを比較することによって、ボールねじ機構の摩耗状態を検出する制御部を備える技術が開示されている。
特許文献３には、電動射出成形機の駆動系において、駆動用のボールねじのナットの温度や、ボールねじから定期的に採取した潤滑用グリスの状態、ボールの表面のかじり傷の程度を目視で判断することによって、ボールねじの摩耗状態を検出する技術が開示されている。
特許文献１に開示されている技術は、摩耗量を測定するための測定器を、ボールねじごとにねじ軸とナットの両方に設ける必要があり、測定器の数が多くなってしまうおそれがある。
特許文献２に開示されている技術は、ボールねじの摩耗状態を検出するために、被駆動部の基準位置を規定するための規定部材を設ける必要がある。
特許文献３に開示されている技術は、ボールナットの温度や、潤滑用グリスの状態、ボールの表面のかじり傷の目視といった、いずれも間接的な方法であるため、ボールねじの摩耗状態は把握することができるものの、摩耗量を直接把握することは困難である。
特許文献２に開示されている技術は、ボールねじの摩耗状態を検出するために、被駆動部の基準位置を規定するための規定部材を設ける必要がある。
特許文献３に開示されている技術は、ボールナットの温度や、潤滑用グリスの状態、ボールの表面のかじり傷の目視といった、いずれも間接的な方法であるため、ボールねじの摩耗状態は把握することができるものの、摩耗量を直接把握することは困難である。
そこで本発明は、少ない部材でボールねじの摩耗量を直接測定し、成形不良や機械故障を予防することが可能な射出成形システムを提供することを目的とする。
本願の請求項１に係る発明では、サーボモータと、前記サーボモータの回転運動を直線運動に変換する伝達機構と、前記伝達機構を撮影する伝達機構撮影手段と、前記伝達機構撮影手段で撮影した画像データを解析して前記伝達機構の位置を算出する位置算出手段と、を備え、前記サーボモータの回転位置を伝達機構の位置に換算した位置座標と前記位置算出手段が算出した位置座標とを比較することを特徴とする射出成形システムが提供される。
請求項１に係る発明では、伝達機構撮影手段によって伝達機構を撮影し、撮影した画像
データを解析して伝達機構の位置を算出することによって、少ない部材でボールねじの摩
耗量を直接測定することが可能となる。また、サーボモータの回転位置に基づく位置座標と、伝達機構撮影手段によって撮影して算出した位置座標とを比較することによって、摩耗発生などの異常がない正常時の位置座標と、位置算出手段が算出した位置座標とを比較することで、摩耗による伝達機構の位置のずれを算出することが可能となる。
請求項１に係る発明では、伝達機構撮影手段によって伝達機構を撮影し、撮影した画像
データを解析して伝達機構の位置を算出することによって、少ない部材でボールねじの摩
耗量を直接測定することが可能となる。また、サーボモータの回転位置に基づく位置座標と、伝達機構撮影手段によって撮影して算出した位置座標とを比較することによって、摩耗発生などの異常がない正常時の位置座標と、位置算出手段が算出した位置座標とを比較することで、摩耗による伝達機構の位置のずれを算出することが可能となる。
本願の請求項２に係る発明では、サーボモータと、前記サーボモータの回転運動を直線運動に変換する伝達機構と、前記伝達機構を撮影する伝達機構撮影手段と、前記伝達機構撮影手段で撮影した画像データを解析して前記伝達機構の位置を算出する位置算出手段と、前記伝達機構撮影手段の撮影位置を移動させる撮影位置移動手段と、を備えたことを特徴とする射出成形システムが提供される。
請求項２に係る発明では、伝達機構撮影手段の撮影位置を移動させる撮影位置移動手段
を備えたことによって、複数箇所の伝達機構の撮影を、伝達機構の数よりも少ない数の伝
達機構撮影手段で撮影することが可能となるため、伝達機構の摩耗量の測定に用いる機器
の数を減少させることが可能となる。
請求項２に係る発明では、伝達機構撮影手段の撮影位置を移動させる撮影位置移動手段
を備えたことによって、複数箇所の伝達機構の撮影を、伝達機構の数よりも少ない数の伝
達機構撮影手段で撮影することが可能となるため、伝達機構の摩耗量の測定に用いる機器
の数を減少させることが可能となる。
本願の請求項３に係る発明では、前記サーボモータの回転位置を伝達機構の位置に換算した位置座標と前記位置算出手段が算出した位置座標との差が所定量を超えた場合には警告を発することを特徴とする請求項１に記載の射出成形システムが提供される。
請求項３に係る発明では、サーボモータの回転位置に基づく位置座標と、伝達機構撮影手段によって撮影して算出した位置座標との差が所定量を超えた場合に警告を発するようにしたことによって、伝達機構の摩耗量が所定量を超えたときに警告を発することができ、成形不良や機械故障を未然に防ぐことが可能となる。
請求項３に係る発明では、サーボモータの回転位置に基づく位置座標と、伝達機構撮影手段によって撮影して算出した位置座標との差が所定量を超えた場合に警告を発するようにしたことによって、伝達機構の摩耗量が所定量を超えたときに警告を発することができ、成形不良や機械故障を未然に防ぐことが可能となる。
本願の請求項４に係る発明では、前記サーボモータの回転位置を伝達機構の位置に換算した位置座標と前記位置算出手段が算出した位置座標の差を表示することが可能な表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は３に記載の射出成形システムが提供される。
請求項４に係る発明では、サーボモータの回転位置に基づく位置座標と、伝達機構撮影手段によって撮影して算出した位置座標との差を表示手段によって表示するようにしたことによって、摩耗の進行度を数値によって把握することが可能となり、成形不良や機械故障を未然に防ぐことが容易となる。
請求項４に係る発明では、サーボモータの回転位置に基づく位置座標と、伝達機構撮影手段によって撮影して算出した位置座標との差を表示手段によって表示するようにしたことによって、摩耗の進行度を数値によって把握することが可能となり、成形不良や機械故障を未然に防ぐことが容易となる。
本願の請求項５に係る発明では、前記撮影位置移動手段がロボットであることを特徴とした請求項２に記載の射出成形システムが提供される。
本願の請求項６に係る発明では、前記撮影位置移動手段に、成形品を取り出すための成形品取出手段が備えられていることを特徴とした請求項２又は５に記載の射出成形システムが提供される。
請求項６に係る発明では、撮影位置移動手段に成形品取出手段も備えるようにしたことによって、少ない台数の撮影位置移動手段によって、伝達機構撮影手段と成形品取出手段のいずれも移動させることが可能となる。
本願の請求項６に係る発明では、前記撮影位置移動手段に、成形品を取り出すための成形品取出手段が備えられていることを特徴とした請求項２又は５に記載の射出成形システムが提供される。
請求項６に係る発明では、撮影位置移動手段に成形品取出手段も備えるようにしたことによって、少ない台数の撮影位置移動手段によって、伝達機構撮影手段と成形品取出手段のいずれも移動させることが可能となる。
本発明により、少ない部材でボールねじの摩耗量を直接測定し、成形不良や機械故障を予防することが可能な射出成形システムを提供することが可能となる。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１に示されているように、固定プラテンの上には多関節ロボット２０が固定されており、多関節ロボット２０の先端部には、カメラ１０と成形品取出機１２が取り付けられている。成形品取出機１２は、成形された成形品を取り出す際に用いられる。カメラ１０は、射出成形機内に設けられている各所のボールねじを撮影するために用いられる。カメラ１０は、多関節ロボット２０の先端部に設けられているため、姿勢変化を容易に行うことができ、カメラ１０を様々な部分に移動させることが可能であり、１台のカメラ１０で複数箇所のボールねじの摩耗量を算出するための画像データを撮影することが可能である。図１は、射出軸ボールねじ３０ａを撮影している状態であり、図２は、型締軸ボールねじ３０ｂを撮影している状態を示している。
カメラ１０で撮影された画像データは、図示しない多関節ロボット２０の制御手段、射出成形機の制御手段、集中管理手段等で処理を行う。射出成形機等に表示手段を設け、画像データをもとにした位置等の算出値や制御手段での処理結果を表示するようにしてもよい。また、図１及び図２においては、カメラ１０を多関節ロボット２０に固定する例を示しているが、射出成形機本体に固定するなど、多関節ロボット２０以外の箇所に固定するようにしてもよい。
図３は、射出軸ボールねじ３０ａや型締軸ボールねじ３０ｂ等のボールねじの摩耗量を算出する手段を説明するためにボールねじ部を拡大して示した図であり、図３（ａ）は正常時の状態を示しており、図３（ｂ）は摩耗発生時の状態を示している。
ボールねじ３０はサーボモータ３４と接続されており、サーボモータ３４の回転に伴いボールねじ３０も回転する。ボールねじ３０にはボールナット３２が嵌合しており、ボールねじ３０の溝部３７とボールナット３２との間にボール３９が挟まるように構成されている。これにより、サーボモータ３４の回転によるボールねじ３０の回転に伴い、ボールナット３２が左右に移動する。また、ボールナット３２には刻印３５が付されており、あらかじめ基準となる刻印３５の位置を記憶しておき、カメラ１０によって撮像した画像における刻印の位置を基準となる刻印３５の位置と比較することによって、ボールナット３２の位置を算出することが可能である。
ボールねじ３０はサーボモータ３４と接続されており、サーボモータ３４の回転に伴いボールねじ３０も回転する。ボールねじ３０にはボールナット３２が嵌合しており、ボールねじ３０の溝部３７とボールナット３２との間にボール３９が挟まるように構成されている。これにより、サーボモータ３４の回転によるボールねじ３０の回転に伴い、ボールナット３２が左右に移動する。また、ボールナット３２には刻印３５が付されており、あらかじめ基準となる刻印３５の位置を記憶しておき、カメラ１０によって撮像した画像における刻印の位置を基準となる刻印３５の位置と比較することによって、ボールナット３２の位置を算出することが可能である。
次に、ボールねじ３０の摩耗量の算出方法について説明する。カメラ１０でボールナット３２を撮影し、ボールナット３２の画像を解析して、画像の解析結果からボールナット３２の位置を求めて、求めたボールナット３２の位置の変化からボールねじ３０の摩耗量を算出する。
図３に示される例では、サーボモータ３４の回転位置をボールねじ３０の位置に換算した際の原点と、カメラ１０によってボールねじ３０の位置を求める際の原点として、ボールねじ３０のサーボモータ３４側の端部を設定している。サーボモータ３４の回転位置を検出する際には、サーボモータ３４に設けられている位置検出器３１等を用いて行うことができる。図３（ａ）に示されているように、摩耗がない正常時においては、サーボモータ３４の回転位置に基づく位置情報と、カメラ１０が撮影した刻印３５に基づくボールナット３２の位置情報とに基づく、ボールねじ３０の端部３３ａとボールナット３２の端部３３ｂとの距離は、いずれも同じＡ１を示している。
図３に示される例では、サーボモータ３４の回転位置をボールねじ３０の位置に換算した際の原点と、カメラ１０によってボールねじ３０の位置を求める際の原点として、ボールねじ３０のサーボモータ３４側の端部を設定している。サーボモータ３４の回転位置を検出する際には、サーボモータ３４に設けられている位置検出器３１等を用いて行うことができる。図３（ａ）に示されているように、摩耗がない正常時においては、サーボモータ３４の回転位置に基づく位置情報と、カメラ１０が撮影した刻印３５に基づくボールナット３２の位置情報とに基づく、ボールねじ３０の端部３３ａとボールナット３２の端部３３ｂとの距離は、いずれも同じＡ１を示している。
その後使用に伴いボールねじ３０に摩耗が生じると、ボール３９やボールねじ３０の溝部３７が摩耗することで、ボール３９と溝部３７との係合に緩みが生じることがある。カメラ１０によって撮影された画像から算出された位置情報は、ボールナット３２の刻印３５の撮影画像から求めて算出しているためＡ２となる。一方、サーボモータ３４の回転位置をボールねじ３０の位置に換算した位置情報は、サーボモータ３４の回転位置とボールねじ３０のリードの関係とからボールナット３２の位置を求めたものとなるためＡ１のままとなる。そのため、Ａ１とＡ２との差を取ることによって、ボールねじ３０やボールナット３２の本来あるべき位置からのずれ、すなわちボールねじ３０の摩耗量を検出することが可能となる。また、算出したＡ１とＡ２との差である位置座標の差は、射出成形機に設けられた表示装置２に表示するようにしてもよい。これにより、操作者が具体的な位置ずれ量を把握することが容易となる。
カメラ１０に基づいてボールナット３２の位置を算出するにあたり、本実施形態においては、ボールナット３２に付した刻印３５を用いてボールナット３２の位置を求めていたが、必ずしも刻印３５を用いなければならないものではなく、ボールナット３２全体または特定の箇所をカメラ１０で撮影することによって、ボールナット３２の位置を算出することも可能である。
また、ボールナット３２の画像の解析結果から、ボールナット３２のリターンチューブの位置を求めてもよいし、ボールナット３２の画像の解析結果から、ボールナット３２の可動部材への取り付け部位の位置を求めてもよい。
さらに、ボールねじ３０の摩耗が所定量進むと、成形不良やボールねじ３０の故障が生じる可能性が高まるため、摩耗量に所定の値をあらかじめ設定しておき、摩耗量が所定の値に達した場合には、表示装置２において警告表示を行って操作者に警告報知を行うようにすると、成形不良や機械故障の発生の可能性を操作者に確実に報知することが可能となる。なお、警告の手段としては表示装置２における表示に限ったものではなく、ランプや音によって警告を行うようにしてもよい。
さらに、ボールねじ３０の摩耗が所定量進むと、成形不良やボールねじ３０の故障が生じる可能性が高まるため、摩耗量に所定の値をあらかじめ設定しておき、摩耗量が所定の値に達した場合には、表示装置２において警告表示を行って操作者に警告報知を行うようにすると、成形不良や機械故障の発生の可能性を操作者に確実に報知することが可能となる。なお、警告の手段としては表示装置２における表示に限ったものではなく、ランプや音によって警告を行うようにしてもよい。
また、本実施形態においては、カメラ１０が備え付けられる部材を多関節ロボット２０としたが、必ずしもロボットを用いる必要はなく、ロボットと比較して動きの自由度は若干制限されるものの、ロボット以外の移動のための機械を用いて構成することも可能である。
１ 台座
２ 表示装置
１０ カメラ
１２ 成形品取出機
２０ 多関節ロボット
３０ ボールねじ
３０ａ 射出軸ボールねじ
３０ｂ 型締軸ボールねじ
３０ｃ 突出軸ボールねじ
３１ 位置検出器
３２ ボールナット
３３ａ ボールねじの端部
３３ｂ ボールナットの端部
３４ サーボモータ
３５ 刻印
３６ トグル機構
３７ 溝部
３９ ボール
４２ 可動プラテン
４３ 突出軸
４４ 固定プラテン
４６ 可動側金型
４８ 固定側金型
６０ 射出シリンダ
６２ ノズル
６４ スクリュ
６６ ホッパ
２ 表示装置
１０ カメラ
１２ 成形品取出機
２０ 多関節ロボット
３０ ボールねじ
３０ａ 射出軸ボールねじ
３０ｂ 型締軸ボールねじ
３０ｃ 突出軸ボールねじ
３１ 位置検出器
３２ ボールナット
３３ａ ボールねじの端部
３３ｂ ボールナットの端部
３４ サーボモータ
３５ 刻印
３６ トグル機構
３７ 溝部
３９ ボール
４２ 可動プラテン
４３ 突出軸
４４ 固定プラテン
４６ 可動側金型
４８ 固定側金型
６０ 射出シリンダ
６２ ノズル
６４ スクリュ
６６ ホッパ
Claims (6)
- サーボモータと、
前記サーボモータの回転運動を直線運動に変換する伝達機構と、
前記伝達機構を撮影する伝達機構撮影手段と、
前記伝達機構撮影手段で撮影した画像データを解析して前記伝達機構の位置を算出する位置算出手段と、
を備え、
前記サーボモータの回転位置を伝達機構の位置に換算した位置座標と
前記位置算出手段が算出した位置座標とを比較する
ことを特徴とする射出成形システム。 - サーボモータと、
前記サーボモータの回転運動を直線運動に変換する伝達機構と、
前記伝達機構を撮影する伝達機構撮影手段と、
前記伝達機構撮影手段で撮影した画像データを解析して前記伝達機構の位置を算出する位置算出手段と、
前記伝達機構撮影手段の撮影位置を移動させる撮影位置移動手段と、を備えた
ことを特徴とする射出成形システム。 - 前記サーボモータの回転位置を伝達機構の位置に換算した位置座標と
前記位置算出手段が算出した位置座標との差が所定量を超えた場合には警告を発する
ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形システム。 - 前記サーボモータの回転位置を伝達機構の位置に換算した位置座標と
前記位置算出手段が算出した位置座標の差を表示することが可能な表示手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１又は３に記載の射出成形システム。
の射出成形システム。 - 前記撮影位置移動手段がロボットであることを特徴とする請求項２に記載の射出成形システム。
- 前記撮影位置移動手段に、成形品を取り出すための成形品取出手段が備えられていることを特徴とする請求項２又は５に記載の射出成形システム。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP2015216013A JP6247271B2 (ja) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | 射出成形システム |
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP2015216013A JP6247271B2 (ja) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | 射出成形システム |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP6247271B2 (ja) |
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| DE (1) | DE102016012778B4 (ja) |
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| JP5987205B2 (ja) * | 2011-08-10 | 2016-09-07 | 富士機械製造株式会社 | 電子回路部品装着機の位置決め不良検出方法 |
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-
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- 2015-11-02 JP JP2015216013A patent/JP6247271B2/ja active Active
-
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- 2016-10-28 CN CN201610972198.9A patent/CN106626295B/zh active Active
- 2016-11-01 US US15/339,932 patent/US10675802B2/en active Active
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