注射成形機的異常檢測裝置的製作方法

2024-04-11 02:15:05

本發明涉及一種注射成形機，特別涉及一種注射成形機的異常檢測裝置。

背景技術：

在使用注射成形機製造成形品的注射成形循環的模開合動作或成形品頂出動作中，與時間或可動部的位置對應地將驅動上述可動部的電動機的負荷存儲為基準負荷，進而將所存儲的上述基準負荷和實際的電動機負荷與時間或可動部的位置對應而依次進行比較，根據其偏差是否超過了預先設定的閾值來檢測模開合動作或頂出動作的異常，使注射成形機瞬間停止，由此防止機構部和金屬模具的破損。

例如，日本特開2001-030326號公報以及日本特開2001-038775號公報公開了一種用於防止上述破損的異常檢測技術，即將通過計算進行了正常的模開合動作或頂出動作的至少過去一次的負荷或多次的動作移動平均值而得到的負荷設定為基準負荷。

但是，在背景技術說明的日本特開2001-030326號公報以及日本特開2001-038775號公報中公開的技術有以下的問題。在日本特開2001-030326號公報以及日本特開2001-038775號公報公開的技術中，在將驅動可動部的電動機的負荷存儲為基準負荷時，經由伺服用cpu保存在數據保存用ram中。此時，數據保存用ram的保存容量大，因此能夠保存大容量的基準負荷，但是另一方面需要將數據從伺服用cpu傳輸給數據保存用ram，因此會產生數據傳輸的通信延遲。此時，會產生從發生異常到進行檢測為止的時間延遲的問題。另外，當在能夠由伺服用cpu直接讀寫的ram中進行保存時，雖然不會產生數據傳輸的通信延遲，但是通常能夠由伺服用cpu直接讀寫的ram的保存容量小，因此難以保存大容量的基準負荷。其結果會有以下問題，即當可動部的動作持續了長時間時，難以監視動作的全部區間。

技術實現要素：

因此本發明是為了解決上述問題而提出的，目的在於提供一種注射成形機的異常檢測裝置，通過將用於異常檢測的基準負荷保存到大容量的ram和能夠由伺服用cpu直接讀寫的ram兩者中，即使在可動部的動作持續了長時間的情況下也能夠監視動作的全部區間，在可動部的動作持續比較短的時間時能夠縮短從產生異常到進行檢測為止的時間延遲。

本發明的注射成形機的異常檢測裝置具備：伺服用cpu；驅動部，其根據來自該伺服用cpu的指令驅動控制伺服電動機來驅動可動部；物理量檢測部，其將施加給上述伺服電動機的負荷、上述伺服電動機的速度、流過上述伺服電動機的電流和上述伺服電動機的位置偏差中的任意一個檢測為物理量；以及第一存儲部和第二存儲部，其使上述物理量與上述可動部的動作中的經過時間或上述可動部的動作中的位置對應起來存儲為基準物理量，該異常檢測裝置在使所存儲的上述基準物理量和當前檢測的物理量與上述可動部進行動作的經過時間或者可動部的動作位置對應而依次進行比較求出的偏差超過了閾值時，檢測出異常，上述第一存儲部能夠由上述伺服用cpu直接讀寫，上述第二存儲部不能夠由上述伺服用cpu直接讀寫，上述伺服用cpu在從上述第一存儲部讀出的基準物理量與當前物理量之間的偏差即第一物理量偏差和從上述第二存儲部讀出的基準物理量與當前物理量之間的偏差即第二物理量偏差中的任意一個超過了閾值時，輸出使可動部停止或減速的指令。

在上述本發明的注射成形機的異常檢測裝置中，上述第一存儲部比上述第二存儲部的存儲容量少或者每單位存儲容量的單價高。

在上述本發明的注射成形機的異常檢測裝置中，上述第一存儲部是伺服用cpu的內部ram或者通過存儲器總線與伺服用cpu連接的外部ram。

根據本發明能夠提供一種注射成形機的異常檢測裝置，即使在可動部的動作持續了長時間的情況下也能夠監視動作的全部區間，在可動部的動作比較短的時間時能夠縮短從產生異常到進行檢測為止的時間延遲。

附圖說明

通過參照附圖說明以下實施例，能夠更加明確本發明的上述以及其他目的、特徵。這些圖中：

圖1是表示當可動部的動作時間較短時本發明注射成形機的異常檢測裝置的反應時間的圖。

圖2是表示當可動部的動作時間較長時本發明注射成形機的異常檢測裝置的反應時間的圖。

圖3是本發明一個實施方式的注射成形機的異常檢測裝置的主要部件結構圖。

圖4是本發明一個實施方式的注射成形機的異常檢測裝置的概略功能框圖。

具體實施方式

以下，結合附圖說明本發明的實施方式。

本發明的注射成形機的異常檢測裝置將在正常狀態中驅動可動部時的驅動開始時間點起的時間或與可動部的位置對應的驅動可動部的伺服電動機的物理量(施加給伺服電動機的負荷、伺服電動機的速度、伺服電動機的驅動用電流的電流值、伺服電動機的位置偏差)作為基準物理量，保存在能夠由伺服用cpu直接讀寫的ram、不能夠由伺服用cpu直接讀寫的ram中，使用存儲在這2個ram中的基準物理量來進行可動部的異常檢測。

能夠由伺服用cpu直接讀寫的ram是指經由內部總線與伺服用cpu連接的快閃記憶體等內部ram和經由外部總線與伺服用cpu連接的伺服用cpu的主存儲器或共享存儲器等外部ram，是能夠不經由伺服用cpu以外的cpu讀寫的ram。能夠由伺服用cpu直接讀寫的ram在伺服用cpu控制伺服電動機的過程中被逐次存取，因此要求能夠應對與伺服電動機的控制對應的高速的數據讀寫，需要使用存取速度比較快且每單位存儲容量的單價比較高的存儲器晶片。因此，考慮成本而大多只搭載所需最低限度的存儲容量。

另一方面，不能夠由伺服用cpu直接讀寫的ram是在由伺服用cpu進行讀寫時需要經由伺服用cpu以外的其他cpu進行讀寫的存儲器，是只通過在伺服用cpu上執行的加載指令和存儲指令不能夠讀寫數據的ram。在由伺服用cpu對這種ram進行數據讀寫時，伺服用cpu使用經由了擴展總線等的傳輸命令與其他cpu交換數據，由交換了數據的其他cpu進行該數據對ram的直接讀寫，因此數據的讀寫會產生延遲。

作為不能夠由伺服用cpu直接讀寫的ram例如有能夠由進行數值控制的cpu直接讀寫的ram等。數值控制用cpu直接使用的ram被用於數值控制處理，因此準備比較大的存儲容量，另一方面，大多使用每單位存儲容量的單價低的存儲器晶片。

這樣，將過去針對能夠由伺服用cpu直接讀寫的ram(以下作為第一存儲部)和不能夠由伺服用cpu直接讀寫的ram(以下作為第二存儲部)這兩種ram檢測出的物理量與從可動部的動作開始起的時間或可動部的位置坐標相關聯，存儲為基準物理量，使用該基準物理量進行可動部的異常檢測，由此如以下所示當可動部的動作時間為短時間時和當可動部的動作時間為長時間時，能夠進行分別發揮ram優點進行異常檢測處理。

當可動部的動作時間為短時間時，動作過程中存儲的基準物理量的點數(採樣點數)少，因此為了存儲異常檢測用的基準物理量所需要ram容量為小容量。此時，如圖1所示，使用根據從可動部檢測出的當前物理量與保存在第一存儲部中的基準物理量計算出的第一物理偏差、根據從可動部檢測出的當前物理量與保存在第二存儲部中的基準物理量計算出的第二物理偏差兩者來進行異常檢測。第一物理量偏差根據保存在第一存儲部中的基準物理量來進行計算，因此在根據第一物理量偏差進行異常檢測的情況與根據第二物理量偏差進行異常檢測的情況相比，能夠從異常的產生起幾乎沒有延遲地檢測出該異常。

當可動部的動作時間為長時間時，應該在動作過程中存儲的基準物理量的點數(採樣點數)多，因此為了存儲異常檢測用的基準物理量所需要的ram容量為大容量。此時，如圖2所示，第一存儲部有可能存儲容量不足，此時對於預定的動作時間(最大存儲時間)以後不能夠根據第一物理量偏差檢測異常，但是因為在第二存儲部中也保存了基準物理量，所以即使對於產生某種程度的延遲的最大存儲時間以後也能夠根據第二物理量偏差來檢測異常。

圖3是本發明一個實施方式的注射成形機的異常檢測裝置1的主要部件結構圖。

異常檢測裝置1具有伺服控制用的微型處理器即伺服用cpu10、數值控制用的微型處理器即cnc用cpu20、可編程控制器用的微型處理器即pmc用cpu30、能夠由各cpu直接讀寫的共享ram40，經由總線50選擇相互的輸入輸出從而能夠在各個微型處理器之間進行信息傳輸。

伺服用cpu10與存儲了進行位置環路、速度環路、電流環路的處理的伺服控制專用的控制程序的rom(未圖示)、用於數據的暫時存儲的ram11連接。伺服用cpu10與根據來自該伺服用cpu10的指令驅動合模用、注射用、螺杆旋轉用、頂出器用等各軸的伺服電動機13的伺服放大器12連接，從安裝在各軸的伺服電動機13中的位置/速度檢測器14的輸出被反饋給伺服用cpu10。根據來自位置/速度檢測器14的位置反饋信號通過伺服用cpu10來計算各軸的當前位置，更新存儲在各軸的當前位置存儲寄存器(未圖示)中。

圖3中只表示了驅動合模機構的伺服電動機13和安裝在該伺服電動機13上並通過該伺服電動機13的旋轉位置來檢測可動金屬模具的位置等的位置/速度檢測器14，但是固緊用、注射用、頂出器用等各軸的結構都與此相同。

另外，存儲有整體控制注射成形機的自動運行程序等的rom(未圖示)以及用於運算數據的暫時存儲等的ram12與cnc用cpu20連接，存儲有控制注射成形機的順序動作的順序程序等的rom(未圖示)以及用於運算數據的暫時存儲等的ram31與pmc用cpu30連接。

由非易失性存儲器構成的共享ram40是伺服用cpu10、cnc用cpu20、pmc用cpu30能夠分別直接讀寫的存儲器，被用作存儲注射成形作業相關的成形條件和各種設定值、參數、宏變量等的成形數據保存用的存儲器。

通過以上的結構，pmc用cpu30控制注射成形機整體的順序動作，cnc用cpu20根據運行程序和存儲在共享ram40中的成形條件等對各軸的伺服電動機13進行移動指令的分配，伺服用cpu10根據對各軸分配的移動指令和通過位置/速度檢測器14檢測出的位置以及速度的反饋信號等，與現有技術同樣地進行位置環路控制、速度環路控制進而電流環路控制等伺服控制，執行所謂的數字伺服處理。

上述結構與現有的注射成形機的控制裝置沒有變化，本發明的注射成形機的異常檢測裝置1由該控制裝置構成。另外，與現有的控制裝置不同的點為，當檢測出在注射成形機的可動部產生的異常時，在能夠由伺服用cpu10直接讀寫的ram11等第一存儲部和不能夠由伺服用cpu10直接讀寫的ram21等第二存儲部中保存基準物理量，使用在這2個存儲部中存儲的基準物理量來進行可動部的異常檢測。

在可動部的異常檢測中，基於根據從可動部檢測出的當前物理量和保存在第一存儲部中的基準物理量而計算出的第一物理偏差量、根據從可動部檢測出的當前物理量和保存在第二存儲部中的基準物理量而計算出的第二物理偏差量來進行，但是由於第一存儲部能夠由伺服用cpu10直接讀寫，因此伺服用cpu10計算從第一存儲部讀出的基準物理量與當前物理量之間的偏差即第一物理量偏差來進行異常檢測，由此能夠從異常產生起幾乎沒有延遲地檢測出該異常。因此，最好由伺服用cpu10進行計算第一物理量偏差的處理。

另外，第二存儲部不能夠由伺服用cpu10直接讀寫，因此伺服用cpu10為了計算從第二存儲部讀出的基準物理量與當前物理量之間的偏差即第二物理量偏差，需要將經由能夠對第二存儲部直接讀寫的其他cpu從第二存儲部讀出的基準物理量進行傳輸。可以由伺服用cpu10進行計算第二物理量偏差的處理，也可以由其他cpu(使用ram21作為第二存儲部時為cnc用cpu20、使用ram31作為第二存儲部時為pmc用cpu30)來進行。

另外，作為檢測可動部負荷的單元，可以在伺服電路中構成公知的幹擾負荷觀測器來檢測負荷，或者也可以在可動部準備應變儀等檢測部來進行檢測。或者也可以根據伺服電動機13的驅動電流來檢測負荷。或者可以根據在可動部的前進方向的反方向施加了負荷時伺服電動機13的速度下降、在與可動部的前進方向相同的方向施加了負荷時伺服電動機13的速度上升來檢測負荷。或者可以根據在可動部的前進方向的反方向施加了負荷時伺服電動機13的位置偏差增大、在與可動部的前進方向相同的方向施加了負荷時伺服電動機13的位置偏差減少來檢測負荷。

圖4是表示用於說明在具備了圖3所示的注射成形機的異常檢測裝置1中檢測可動部的異常的動作的功能框圖。圖4表示作為第一存儲部110而使用圖3的ram11，作為第二存儲部30使用了圖3的ram21的結構例，圖4的中央虛線的左側表示在伺服用cpu10側的動作，中央虛線的右側表示在cnc用cpu20側的動作。另外，圖4的物理量檢測部100以及第一異常檢測部120是表示分別在伺服用cpu10上執行物理量檢測功能的系統程序、異常檢測功能的系統程序而提供的功能的功能單元，第二異常檢測部140以及數據管理部150是表示分別在cnc用cpu12上執行異常檢測功能的系統程序、執行數據管理功能的系統程序而提供的功能的功能單元。

以下，根據圖4說明本實施方式的注射成形機的異常檢測裝置的動作。

物理量檢測部100檢測基於來自安裝在伺服電動機13上的位置/速度檢測器14的位置反饋信號的伺服電動機13的位置和速度、伺服電動機13的驅動用電流值等物理量。物理量檢測部100檢測出的物理量被存儲在第一存儲110和第二存儲部130中，並且通知給第一異常檢測部120和第二異常檢測部140。經由數據管理部150進行從物理量檢測部100向第二存儲部130的物理量的存儲以及對第二異常檢測部140的物理量的通知。第二異常檢測部140在使由物理量檢測部100進行通知的當前物理量和從第二存儲部130讀出的基準物理量與可動部進行動作的經過時間或可動部的動作位置對應而依次進行比較求出的偏差超過了閾值時，將異常通知給第一異常檢測部120。當第一異常檢測部120從第二異常檢測部140接到異常的通知時，或者當使由物理量檢測部100進行通知的當前物理量和從第一存儲部110讀出的基準物理量與可動部進行動作的經過時間或可動部的動作位置對應而依次進行比較求出的偏差超過了閾值時，將使可動部停止或減速的指令通知給伺服放大器12。

以上，說明了本發明的實施方式，但是本發明不限於上述實施方式的例子，能夠通過增加適當的變更以各種方式來實施。

例如，在上述實施方式中，在可動部的一次動作中，將從可動部的動作開始後到在第一存儲部110所準備的存儲區域中能夠存儲的最大存儲時間(最大採樣點數)為止由物理量檢測部100檢測出的物理量存儲在第一存儲部110和第二存儲部130雙方中，關於之後的到可動部的一次動作結束為止的由物理量檢測部100檢測出的物理量存儲在第二存儲部130中，但是，例如在可動部的一次動作中，將從可動部的動作開始後到在第一存儲部110所準備的存儲區域中能夠存儲的最大存儲時間(最大採樣點數)為止由物理量檢測部100檢測出的物理量只存儲在第一存儲部110中，關於之後的到可動部的動作結束為止由物理量檢測部100檢測出的物理量存儲在第二存儲部130中。在這樣構成的情況下，第一異常檢測部120(伺服用cpu10)根據從第一存儲部110讀出的基準物理量來進行從可動部的動作開始到最大存儲時間(最大採樣點數)為止的物理量的檢查，這以後的檢查由第二異常檢測部140(cnc用cpu20)根據從第二存儲部130讀出的基準物理量來進行即可。

另外，在上述實施方式中，關於存儲在第一存儲部110和第二存儲部130中的基準物理量，可以將在過去的可動部動作中檢測出的物理量與從可動部的動作開始起的時間或可動部的位置坐標關聯後直接作為基準物理量，但是也可以如日本特開2001-030326號公報以及日本特開2001-038775號公報中公開的技術那樣，在存儲了過去的多次物理量的基礎上，根據從該多次物理量計算出的統計量(平均值等)來計算基準物理量。

進一步，在上述圖4的例子中示出了第二異常檢測部140在cnc用cpu20側進行動作的例子，但是也可以在伺服用cpu10側使第二異常檢測部140動作。

以上，說明了本發明的實施方式，但是本發明不限於上述實施方式的例子，而能夠通過增加適當的變更以其他方式來實施。