注射成型用信息管理装置及注射成型机的制作方法

技术领域

本发明涉及一种注射成型用信息管理装置及注射成型机。

背景技术：

专利文献1中所记载的注射成型机根据各马达的瞬时电流值和瞬时电压值计算每一个成型周期的平均负载率，并且与预定的成型条件下的基准平均负载率进行比较，该差超过容许值时发出警报。

专利文献1：日本特开平9-262889号公报

以往，当表示负载的值超过容许值时，了解到负载状态为异常，但检测异常的精确度并不充分。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述课题而完成的，其主要目的在于提供一种能够高精度地检测注射成型机的组件的异常的注射成型用信息管理装置。

为了解决上述课题，根据本发明的一方式，提供一种对注射成型机的组件的信息进行管理的注射成型用信息管理装置，其中，

在以相同的设定条件反复制造成型品的循环运行中，计算出第n(n为2以上的自然数)次注射与第m(m为从n减去预定的正自然数而得的1以上的自然数)次注射时的、表示施加于所述组件的负载的物理量的实际值之差。

发明效果

根据本发明的一方式，提供一种能够高精度地检测注射成型机的组件的异常的注射成型用信息管理装置。

附图说明

图1是表示一实施方式的注射成型机的开模结束时的状态的图。

图2是表示一实施方式的注射成型机的合模时的状态的图。

图3是表示一实施方式的表示施加于管理组件的负载的物理量的实际值与基准值之差的大小的推移的图。

图4是表示一实施方式的第n次注射与第m次注射时的实际值之差的大小的推移的图。

符号说明

10-合模装置，12-固定压板，13-可动压板，15-支承压板，18-合模力检测器，20-肘节机构，21-合模马达，21a-编码器，30-模具装置，32-定模，33-动模，34-型腔空间，40-注射装置，41-缸体，42-喷嘴，43-螺杆，45-计量马达，45a-编码器，46-注射马达，46a-编码器，47-压力检测器，50-顶出装置，51-顶出马达，51a-编码器，90-控制装置，94-输入装置，96-输出装置。

具体实施方式

以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行说明，在各附图中，对相同或相应的结构标注相同或相应的符号并省略说明。

图1是表示一实施方式的注射成型机的开模结束时的状态的图。图2是表示一实施方式的注射成型机的合模时的状态的图。

例如，如图1及图2所示，注射成型机具有框架Fr、合模装置10、注射装置40、顶出装置50及控制装置90。

首先，对合模装置10及顶出装置50进行说明。在合模装置10等的说明中，将闭模时的可动压板13的移动方向(图1及图2中为右方向)设为前方，将开模时的可动压板13的移动方向(图1及图2中为左方向)设为后方来进行说明。

合模装置10进行模具装置30的闭模、合模、开模。合模装置10具有固定压板12、可动压板13、支撑压板15、连接杆16、肘节机构20、合模马达21及运动转换机构25。

固定压板12固定于框架Fr。固定压板12上的与可动压板13对置的表面安装有定模32。

可动压板13沿铺设于框架Fr上的引导件(例如导轨)17移动自如，并且相对于固定压板12进退自如。可动压板13上的与固定压板12对置的表面安装有动模33。

通过使可动压板13相对于固定压板12进退而进行闭模、合模、开模。由定模32和动模33构成模具装置30。

支撑压板15与固定压板12隔着间隔而连结，并且沿模开闭方向移动自如地载置于框架Fr上。另外，支撑压板15可以沿铺设于框架Fr上的引导件移动自如。支撑压板15的引导件与可动压板13的引导件17可通用。

另外，本实施方式中，固定压板12固定于框架Fr，且支撑压板15相对于框架Fr沿模开闭方向移动自如，但也可以为支撑压板15固定于框架Fr，固定压板12相对于框架Fr沿模开闭方向移动自如。

连接杆16隔着间隔连结固定压板12与支撑压板15。可使用多根连接杆16。各连接杆16与模开闭方向平行且根据合模力延伸。至少一根连接杆16上设有合模力检测器18。合模力检测器18可以为应变仪式，通过检测连接杆16的应变来检测合模力，将表示检测结果的信号发送到控制装置90。

另外，合模力检测器18不限定于应变仪式，可以是压电式、电容式、液压式、电磁式等，并且其安装位置也不限定于连接杆16。

肘节机构20配设于可动压板13与支撑压板15之间。肘节机构20由十字头20a、多个连杆20b、20c等构成。其中一个连杆20b通过销等摆动自如地安装于可动压板13。另一个连杆20c通过销等摆动自如地安装于支撑压板15。这些连杆20b、20c通过销等伸缩自如地连结。通过使十字头20a进退，多个连杆20b、20c伸缩，可动压板13相对于支撑压板15进退。

合模马达21安装于支撑压板15，并通过使十字头20a进退来使可动压板13进退。合模马达21与十字头20a之间设有将合模马达21的旋转运动转换为直线运动并传递至十字头20a的运动转换机构25。运动转换机构25例如由滚珠丝杠机构构成。十字头20a的位置和速度例如通过合模马达21的编码器21a等来检测。表示该检测结果的信号被发送到控制装置90。

合模装置10的动作通过控制装置90来控制。控制装置90控制闭模工序、合模工序、开模工序等。

闭模工序中，通过驱动合模马达21而使十字头20a以设定速度前进，从而使可动压板13前进，并使动模33与定模32接触。

在合模工序中，通过进一步驱动合模马达21来产生合模力。合模时在动模33与定模32之间形成型腔空间34，型腔空间34中填充有液态的成型材料。所填充的成型材料固化而获得成型品。型腔空间34的数量可以为多个，在此情况下，可同时获得多个成型品。

在开模工序中，通过驱动合模马达21而使十字头20a以设定速度后退，由此使可动压板13后退，并使动模33与定模32分离。

另外，本实施方式的合模装置10作为驱动源具有合模马达21，但也可以具有液压缸来代替合模马达21。并且，合模装置10可以具有用于模开闭的线性马达，并可以具有用于合模的电磁铁。

并且，本实施方式的合模装置10是模开闭方向为水平方向的卧式，但也可以是模开闭方向为铅垂方向的立式。

顶出装置50从模具装置30顶出成型品。顶出装置50具有顶出马达51、运动转换机构52及顶出杆53。

顶出马达51安装于可动压板13。顶出马达51直接连接于运动转换机构52，但也可经由传送带或带轮等连接于运动转换机构52。

运动转换机构52将顶出马达51的旋转运动转换为顶出杆53的直线运动。运动转换机构52例如由滚珠丝杠机构等构成。

顶出杆53在可动压板13的贯穿孔中进退自如。顶出杆53的前端部与在动模33内以进退自如的方式配设的可动部件35接触。另外，顶出杆53可连结于可动部件35。

顶出装置50的动作通过控制装置90来控制。控制装置90控制顶出工序等。

在顶出工序中，通过驱动顶出马达51来使顶出杆53前进，从而使可动部件35前进，并顶出成型品。之后，通过驱动顶出马达51来使顶出杆53后退，使可动部件35后退到原来的位置。顶出杆53的位置和速度例如由顶出马达51的编码器51a来检测。表示该检测结果的信号被发送到控制装置90。

接着，对注射装置40进行说明。在注射装置40的说明中，不同于合模装置10的说明，将填充时的螺杆43的移动方向(图1及图2中为左方向)设为前方，将计量时的螺杆43的移动方向(图1及图2中为右方向)设为后方来进行说明。

注射装置40设置于相对于框架Fr进退自如的滑座Sb上，且相对于模具装置30进退自如。注射装置40与模具装置30接触，并向模具装置30内填充成型材料。

注射装置40例如具有缸体41、喷嘴42、螺杆43、计量马达45、注射马达46及压力检测器47。

缸体41对从供给口41a供给到内部的成型材料进行加热。供给口41a形成于缸体41的后部。缸体41的外周设置有加热器等加热源48和温度检测器49。

缸体41沿缸体41的轴向(图1及图2中为左右方向)被划分为多个区域。各区域中设置有加热源48和温度检测器49。对每一个区域，以温度检测器49的实测温度成为设定温度的方式，由控制装置90控制加热源48。

喷嘴42设置于缸体41的前端部，且被按压到模具装置30。喷嘴42的外周设置有加热器等加热源48和温度检测器49。以喷嘴42的实测温度成为设定温度的方式，由控制装置90控制加热源48。

螺杆43旋转自如且进退自如地配设于缸体41内。

计量马达45通过使螺杆43旋转，由此沿着螺杆43的螺旋状的槽将成型材料送到前方。成型材料一边被送到前方，一边通过来自缸体41的热量而逐渐熔融。随着液态成型材料被送到螺杆43的前方且蓄积在缸体41的前部，使螺杆43进行后退。

注射马达46使螺杆43进退。注射马达46通过使螺杆43前进，而将蓄积在螺杆43的前方的液态成型材料从缸体41注射并填充到模具装置30内。之后，注射马达46向前方按压螺杆43，而向模具装置30内的成型材料施加压力。能够补充不足部分的成型材料。在注射马达46与螺杆43之间设有将注射马达46的旋转运动转换为螺杆43的直线运动的运动转换机构。该运动转换机构例如由滚珠丝杠机构构成。

压力检测器47例如配设于注射马达46与螺杆43之间，其检测螺杆43从成型材料受到的压力及对于螺杆43的背压等。螺杆43从成型材料受到的压力与从螺杆43作用于成型材料的压力相对应。压力检测器47将表示该检测结果的信号发送到控制装置90。

注射装置40的动作通过控制装置90来控制。控制装置90控制填充工序、保压工序、计量工序等。

在填充工序中，通过驱动注射马达46来使螺杆43以设定速度前进，并将蓄积在螺杆43的前方的液态的成型材料填充到模具装置30内。螺杆43的位置和速度例如通过注射马达46的编码器46a来检测。将表示该检测结果的信号发送到控制装置90。若螺杆43的位置到达规定位置，则进行从填充工序到保压工序的切换(所谓V/P切换)。螺杆43的设定速度可根据螺杆43的位置和时间等进行变更。

另外，在填充工序中，可以在螺杆43的位置到达规定位置之后，在该规定位置使螺杆43暂时停止，之后进行V/P切换。可以在即将进行V/P切换之前，进行螺杆43的微速前进或微速后退，来代替螺杆43的停止。

在保压工序中，通过驱动注射马达46以设定压力向前方按压螺杆43，并向模具装置30内的成型材料施加压力。能够补充不足部分的成型材料。成型材料的压力例如通过压力检测器47来检测。表示该检测结果的信号被发送到控制装置90。

在保压工序中，模具装置30内的成型材料逐渐被冷却，在保压工序结束时，型腔空间34的入口被已固化的成型材料堵住。该状态被称为浇口封闭(gate seal)，防止成型材料从型腔空间34逆流。保压工序之后，开始进行冷却工序。冷却工序中，进行型腔空间34内的成型材料的固化。为了缩短成型周期，可以在冷却工序中进行计量工序。

在计量工序中，通过驱动计量马达45来使螺杆43以设定转速旋转，并沿着螺杆43的螺旋状的槽将成型材料送到前方。随此，成型材料逐渐熔融。随着液态成型材料被送到螺杆43的前方且蓄积在缸体41的前部，而使螺杆43后退。螺杆43的转速例如通过计量马达45的编码器45a来检测。表示该检测结果的信号被发送到控制装置90。

在计量工序中，为了限制螺杆43急速后退，可以通过驱动注射马达46来对螺杆43施加设定背压。对螺杆43施加的背压例如通过压力检测器47来检测。表示该检测结果的信号被发送到控制装置90。螺杆43后退至规定位置，且规定量的成型材料蓄积在螺杆43的前方时，结束计量工序。

另外，本实施方式的注射装置40为同轴螺杆方式，但也可以是预塑方式。预塑方式的注射装置将在塑化缸内熔融的成型材料供给到注射缸中，并从注射缸向模具装置内注射成型材料。螺杆以旋转自如或旋转自如且进退自如的方式配设于塑化缸内，柱塞进退自如地配设于注射缸内。

如图1和图2所示，控制装置90具有CPU(Central Processing Unit)91及存储器等存储介质92。控制装置90通过使CPU91执行存储于存储介质92中的程序，由此控制合模装置10、注射装置40及顶出装置50等。

控制装置90进行例如在相同的设定条件下反复制造成型品的循环运行。循环运行中，反复进行例如闭模工序、合模工序、填充工序、保压工序、冷却工序、开模工序及顶出工序等一系列的工序。设定条件在输入装置94等中被输入，并且读取并使用存储于存储介质92的程序。作为输入装置94例如使用触摸面板。触摸面板兼作后述的输出装置96。

控制装置90兼作对注射成型机的组件的信息进行管理的信息管理装置。另外，控制装置90与信息管理装置可分开设置。信息管理装置可经由互联网线路等网络97从控制装置90获取信息。也可利用可携带的信息存储介质来代替网络97。

通过控制装置90管理信息的组件(以下，也称作“管理组件”)为注射成型时施加负载的组件即可。管理组件也可以为合模装置10、模具装置30、注射装置40、顶出装置50等任意组件。管理组件的数量可以是一个也可以是多个。各管理组件可仅由一个构成要件构成，也可以由多个构成要件构成。例如，由多个构成要件构成的单元可视为一个管理组件。

控制装置90对表示循环运行时施加于管理组件的负载的物理量进行管理。作为表示负载的物理量，可以单独或组合使用的方式使用例如选自力、压力、转矩、温度、电流、移动距离(例如旋转移动距离、直线移动距离)及负载时间中的至少一个。组合可以是和、差、积、商中的任一个，也可以是它们之中的多个。作为组合，例如可举出，力与移动距离的积、力与负载时间的积、移动距离与负载时间的商(即速度)等。从这些物理量中采用与管理组件的种类相对应的物理量。也可以对一个管理组件采用多种物理量。另外，表示负载的物理量的值可以是正值，也可以是负载越大值越大的值。

例如，管理组件为合模装置10的滑动组件时，作为表示负载的物理量，可以单独或组合使用的方式使用选自摩擦力、滑动距离及负载时间中的至少一个。由于摩擦力与合模力成正比，所以可使用合模力来代替摩擦力。作为合模装置10的滑动组件，可举出肘节机构20的销、作为运动转换机构的滚珠丝杠机构、轴承等。轴承可以是衬套等滑动轴承、滚动轴承中的任一个。

管理组件为合模装置10的结构组件时，作为表示负载的物理量，可以单独或组合使用的方式使用选自合模力及负载时间中的至少一个。作为合模装置10的结构组件，可举出固定压板12或可动压板13、支撑压板15、连接杆16等。

管理组件为模具装置30的结构组件时，作为表示负载的物理量，可以单独或组合使用的方式使用选自合模力及负载时间中的至少一个。管理组件为内置于模具装置30的加热器时，作为表示负载的物理量可以单独或组合使用的方式使用选自合模力、电流及负载时间中的至少一个。

管理组件为注射装置40的加热器时，作为表示负载的物理量，可以单独或组合使用的方式使用选自电流及负载时间中的至少一个。

管理组件为注射装置40的螺杆43时，作为表示负载的物理量，可以单独或组合使用的方式使用选自滑动距离(例如前后方向上的往复移动距离)、压力、转矩及负载时间中的至少一个。

管理组件为合模马达21或计量马达45、注射马达46、顶出马达51等时，作为表示负载的物理量，可采用转矩及负载时间等。由于转矩与电流相对应，所以可使用电流来代替转矩。

控制装置90通过搭载于注射成型机的检测器等来检测表示负载的物理量的实际值。作为检测器，可使用搭载于注射成型机的通常的检测器。具体而言，例如，可举出荷载检测器、压力检测器、转矩检测器、电流检测器、计时器、位置检测器、旋转角检测器、温度检测器等。

控制装置90在循环运行中对表示每一次注射时施加于管理组件的负载的物理量的实际值(以下，还简称为“实际值”)进行管理。一次注射时，例如进行闭模工序、合模工序、填充工序、保压工序、冷却工序、开模工序及顶出工序等一系列工序。

控制装置90可以针对每一次注射每一次根据实际值检测管理组件的异常。

图3是表示一实施方式的表示施加于管理组件的负载的物理量的实际值与基准值之差的大小的推移的图。图3中，横轴为注射次数，纵轴为实际值与基准值之差的大小(绝对值)。该大小作为相对于容许范围的上限值的比例，按每个管理组件进行表示。

当实际值与基准值之差的大小在容许范围内时，由于负载在管理组件的标准范围内，因此控制装置90判断为管理组件中不存在严重异常。另一方面，实际值与基准值之差的大小不在容许范围内时，由于负载脱离管理组件的标准范围，因此控制装置90判断为管理组件中存在严重异常。

另外，判断有无严重异常时，还可以使用实际值与基准值之差本身，而非实际值与基准值之差的大小。并且，容许范围可具有上限值和下限值这两者，也可以仅具有任意其中一个。

判断有无严重异常时所使用的实际值可以是峰值、平均值、图案等中的任一个。判断有无严重异常时所使用的基准值和容许范围预先通过管理组件的耐久试验等按每个管理组件而求出，并且读取并使用存储于存储介质92的程序。另外，判断有无严重异常时所使用的基准值也可以是注射成型机出货时的实际值。

然而，当无严重异常时，有可能存在轻度异常。轻度异常有时以严重异常的征兆而出现。

控制装置90计算第n(n为2以上的自然数)次注射与第m(m为从n减去预定的正自然数而得的1以上的自然数)次注射时的实际值之差。“预定的正自然数”可以是1以上的常数，也可以是n的函数。例如，n每增大k(k为2以上的自然数)时，m可增大k，m也可以为不连续的数。n变得越大，m连续性地或阶段性地变大即可。

图4是表示一实施方式的第n次注射与第m次注射时的实际值之差的大小的推移的图。图4中，横轴为注射次数，纵轴为第n次注射与第m次注射时的实际值之差的大小。该大小作为相对于容许范围的上限值的比例，按每个管理组件进行表示。图4为对每一次注射计算与紧前一次注射的实际值之差的大小并进行显示的图。即，图4中，m为n-1。另外，无需按每一次注射计算和/或显示实际值之差的大小，也可以隔着预定注射间隔计算和/或显示实际值之差的大小。

第n次注射和第m次注射时的实际值之差的大小在容许范围内时，由于负载的变动在误差范围内，因此控制装置90判断为管理组件中不存在轻度异常。另一方面，第n次注射和第m次注射时的实际值之差的大小不在容许范围内时，由于负载的变动脱离误差范围，因此，控制装置90判断为管理组件中存在轻度异常。

另外，判断有无轻度异常时，还可以使用第n次注射和第m次注射时的实际值之差本身，而非第n次注射和第m次注射时的实际值之差的大小。并且，容许范围可具有上限值和下限值这两者，也可以仅具有任意其中一个。

判断有无轻度异常时所使用的实际值可以是峰值、平均值、图案等中的任一个。有无轻度异常的容许范围预先通过管理组件的耐久试验等按每个管理组件而求出，并且读取并使用存储于存储介质92的程序。

当产生轻度异常、即未产生严重异常而是仅产生严重异常的征兆时，可持续进行循环运行。之后，当产生严重异常时，循环运行被中断，对发生故障的组件进行维修或更换。

检测到异常的场所和发生故障的场所有时相同，有时不同。因此，检测到异常的组件与进行更换的组件有时相同，有时不同。

检测异常时所使用的物理量例如包括通过控制装置90控制的控制量。控制量的实际值控制为达到设定值。因此，第n次注射和第m次注射时的控制量的实际值之差，正常时在容许范围内，但异常时脱离容许范围。

作为在此使用的控制量，可以是在通常的设定画面所输入的控制量。例如，可举出合模工序中的合模力和该合模力所耗费的时间、保压工序中的成型材料的压力和该压力所耗费的时间、计量工序中的螺杆43的背压、顶出工序中的顶出马达51的转矩、模具装置30的温度和缸体41的温度等。

检测异常时所使用的物理量可包括通过控制装置90进行操作的操作量。所谓操作量，是指以控制量的实际值成为设定值的方式由控制装置90进行操作的量。第n次注射和第m次注射时的操作量的实际值之差，正常时在容许范围内，但在异常时脱离容许范围。操作量的实际值之差大于控制量的实际值之差，从而容易检测异常。

在此使用的操作量根据控制量的种类进行选择。例如，控制量为闭模工序或开模工序中的十字头20a的速度时，操作量为合模马达的转矩。控制量为合模力时，操作量为合模马达21的转矩。并且，控制量为填充工序中的螺杆43的前进速度或保压工序中的成型材料的压力时，操作量为注射马达46的转矩。并且，控制量为计量工序中的螺杆43的转速时，操作量为计量马达45的转矩。并且，控制量为计量工序中的螺杆43的背压时，操作量为注射马达46的转矩。并且，控制量为缸体41的温度时，操作量为对缸体41进行加热的加热器的电流。

检测异常时所使用的物理量可包含振动振幅、振动频率、振动加速度中的至少一个的振动参数。循环运行时通过各种装置的动作产生振动。随着管理组件的劣化的进行有时产生异常振动。因此，第n次注射和第m次注射时的振动参数的实际值之差，正常时在容许范围内，但在异常时脱离容许范围。振动参数通过加速度检测器等振动检测器进行检测。

检测异常时所使用的物理量可包含同时施加于对称配置的多个管理组件的负载的平衡。作为具体的平衡，例如可举出，(1)合模时对上下对称且左右对称地配置的4根连接杆16施加的轴力的平衡、(2)对以缸体41的中心线为中心对称配置的一对注射马达46进行填充时、保压时或计量时产生的转矩的平衡等。它们的平衡由以下来表示：例如施加于多个管理组件中的一部分(例如上侧2根连接杆16或右侧2根连接杆16、或者右侧的注射马达46)的负载和施加于剩余部分(例如下侧2根连接杆16或左侧2根连接杆16、或者左侧的注射马达46)的负载之差的大小等。另外，平衡也可以是最大值与最小值之差、标准偏差等。在正常时保持平衡，但在异常时失去平衡。因此，第n次注射和第m次注射时的平衡的实际值之差，正常时在容许范围内，但在异常时脱离容许范围。

另外，连接杆16的数量并无特别限定。例如，连接杆16的数量可以是3根，3根连接杆16可配置为旋转对称。并且，注射马达46的数量也并无特别限定。

检测异常时所使用的物理量可包括去路和返路时的组件的负载的平衡。作为具体的平衡，例如可举出闭模时和开模时的合模马达的转矩的平衡。该平衡例如由去路时的组件的负载与返路时的组件的负载之差等来表示。在正常时保持平衡，但在异常时失去平衡。因此，第n次注射和第m次注射时的平衡的实际值之差在正常时在容许范围内，但在异常时脱离容许范围。

控制装置90将基于第n次注射和第m次注射时的实际值之差的通知输出到输出装置96。通知可使用图像或声音等。通知也可以是与有无管理组件的异常相关的通知。接收通知的注射成型机的使用者能够了解管理组件的状态等。

例如，当根据第n次注射和第m次注射时的实际值之差判断为管理组件中存在异常时，控制装置90将警报输出到输出装置96。由于在发生严重异常之前，通知轻度异常，因此可预先采取准备更换组件等措施。由于在通知轻度异常之后且发生严重异常之前，准备更换组件即可，因此能够缩短更换组件的保管期间，从而能够缩小保管场所的空间。

控制装置90可将显示第n次注射和第m次注射时的实际值之差与该容许范围的关系的图像(例如图4所示的图像)输出到输出装置96中。看到图像的注射成型机的使用者可了解管理组件的劣化度等。

另外，控制装置90也可将显示表示施加于管理组件的负载的物理量的实际值与该容许范围的关系的图像(例如图3所示的图像)输出到输出装置96中。可同时显示图3所示的图像及图4所示的图像，也可分别显示。

控制装置90可经由网络97将总计值和/或基于总计值的通知发送到管理服务器98。此时，控制装置90将第n次注射与第m次注射时的实际值之差和/或基于该差的通知、管理组件的识别编号及注射成型机的识别编号建立对应关联而发送到管理服务器98。管理服务器98与控制装置90同样地具有CPU或存储介质等。

管理服务器98接收从控制装置90发送的信息。管理服务器98将接收到的信息经由网络97发送到预先注册的接收终端99。接收终端99既可以是计算机等固定终端，也可以是移动电话等移动终端。可节省注射成型机的使用者联络注射成型机的管理人员所耗费的时间和精力等。管理人员根据由接收终端99接收到的信息准备更换组件以及安排维修工作人员等。

另外，控制装置90也可不经由管理服务器98而是经由网络97将信息发送到预先注册的接收终端99。

以上，对注射成型用信息管理装置的实施方式等进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式等，在权利要求书所记载的本发明的宗旨范围内，可进行各种变形及改良。