JP4171384B2

JP4171384B2 - 射出成形機

Info

Publication number: JP4171384B2
Application number: JP2003321272A
Authority: JP
Inventors: 克典藤岡
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2023-09-12
Also published as: JP2005088225A

Description

本発明は、加熱シリンダやノズルにヒータ（バンドヒータ）を巻装し、加熱シリンダの各部やノズルを加熱制御する射出成形機に係り、特に、前記ヒータの断線の有無の検出（検査）を行なうヒータ検査モードを持つ射出成形機に関するものである。

従来の射出成形機におけるヒータの通電検査について、図４〜図６を用いて説明する。

図４は、従来の射出成形機におけるヒータ通電検査のための構成を示す図である。図４において、１は、図示せぬスクリューが内蔵された加熱シリンダ、２は、加熱シリンダ１の先端に固着されたノズル、３Ａは、ノズル２に巻装された第１のバンドヒータ、３Ｂ〜３Ｅは、加熱シリンダ１に巻装された第２〜第５のバンドヒータ、４は、射出成形機全体の制御を司る制御部、５Ａ〜５Ｅは、制御部４からの制御指令に基づき第１〜第５のバンドヒータ３Ａ〜３Ｅを通電制御するヒータドライバ、６は、第１〜第５のバンドヒータ３Ａ〜３Ｅへの通電状態（通電電流）を検出する電流トランス、７は、電流トランス６の出力（検出電流）を整流する整流器、８は、整流器７の出力が入力されるアンプ、９は、アンプ８の出力（出力電圧）を電圧→周波数変換して制御部４にパルスを出力するＶ／Ｆコンバータ、２１は、アンプ８のゼロ点調整を行うためのゼロ点調整用のトリマレジスタ（半固定抵抗器）、２２は、アンプ８のゲイン調整を行うためのゲイン調整用のトリマレジスタ（半固定抵抗器）である。

図４に示す構成において、マシン（射出成形機）の自動連続成形運転時には、制御部４は、第１〜第５のバンドヒータ３Ａ〜３Ｅの配置部位（被加熱制御対象部位）にそれぞれ配置された図示せぬ温度センサからの出力を認知しつつ、各被加熱制御対象部位に対してあらかじめ設定された温度が維持されるように、各ヒータドライバ５Ａ〜５ＥをＰＩＤ制御によりそれぞれ独立して駆動制御し、これにより、第１〜第５のバンドヒータ３Ａ〜３Ｅが通電制御されて、各被加熱制御対象部位が設定温度を維持されるようになっている。

また、マシンの運転開始時、マシンの自動連続成形運転中における適宜インターバルタイミングで、制御部４は、ヒータ検査モードをとり、このヒータ検査モードにおいては、
（１）第１〜第５のバンドヒータ３Ａ〜３Ｅの中から択一選択されたバンドヒータのみに通電し、他のバンドヒータは通電を遮断して、通電されたバンドヒータの通電状態を電流トランス６で検出することを、通電するバンドヒータを順次切り替えて行って、各バンドヒータ３Ａ〜３Ｅの断線状態の有無を判定すること、
（２）第１〜第５のバンドヒータ３Ａ〜３Ｅへの通電を一括して遮断し、全てのバンドヒータ３Ａ〜３Ｅの通電状態を電流トランス６で検出することで、ヒータ駆動回路の異常の有無を判定すること、
を行うようになっている。

すなわち、（１）の検査モードでは、制御部４は、各バンドヒータ３Ａ〜３Ｅのうちの１つを順次選択し、択一選択したバンドヒータに所定の微小時間だけ通電させるように制御する。そして、電流トランス６で電流を検出して、これを整流し、アンプ８、Ｖ／Ｆコンバータ９を通じて出力されるパルスを、制御部４がカウント・記憶して、計測値（パルス数）を各バンドヒータ毎にあらかじめ設定された基準値と比較し、基準値未満である場合には、バンドヒータが断線または断線手前の状態にあるとして、運転を停止させると共に、当該バンドヒータの交換を促すようになっている。

また、（２）の検査モードでは、制御部４は、全てのバンドヒータ３Ａ〜３Ｅへの通電を所定の微小時間だけ遮断させるように制御する。そして、この際の全てのバンドヒータの状態を電流トランス６で計測して、アンプ８、Ｖ／Ｆコンバータ９を通じて出力されるパルスを、制御部４がカウント・記憶して、計測値（パルス数）をあらかじめ設定された基準値（０に近い所定の基準値）と比較し、基準値以上である場合には、ヒータ駆動回路が異常であるとして、運転を停止させると共に、ヒータ駆動回路の交換を促すようになっている。

なお、上記した（１）、（２）の検査はごく短時間で済むため、マシンの自動連続成形運転中に、所定インターバルで（１）、（２）の検査を繰り返し行っても、各バンドヒータ３Ａ〜３Ｅの加熱制御に対しては、実質的に問題のないものとなっている。

ところで、図４に示す構成においては、上記アンプ８には製造上避けがたい特性バラツキがあるために、正確な計測を行なうためには、アンプ８に対してゼロ点調整とゲイン調整とが必要であり、そのため、マシンの出荷時などにゼロ点調整用のトリマレジスタ２１とゲイン調整用のトリマレジスタ２２とにより、ゼロ点調整とゲイン調整を行うようになっている。

ここで、上記のゲイン調整は、Ｖ／Ｆコンバータ９から出力されるパルス数の分解能を決定するので、重要な調整ファクターとなってくるが、第１〜第５のバンドヒータ３Ａ〜３Ｅには、図５に示すように、そのヒータ容量（Ｗ）に大きな格差がある（図５に示した例では、最小２００Ｗから最大６０００Ｗまでの格差がある）ので、大容量のバンドヒータに適用するゲインに調整されるようになっていた。これは大容量のバンドヒータほど通電される電流値が大きく、電流トランスで検出される電流値も大きくなって、最終的にＶ／Ｆコンバータ９から出力されるパルス数が多くなるので、これに対処可能とするためである。

図６は、ゼロ点調整およびゲイン調整の様子を示している。いま、アンプ８が未調整の初期状態において、全てのバンドヒータ３Ａ〜３Ｅへの通電を遮断したときのＶ／Ｆコンバータ９からの出力パルスがＭ、第３のバンドヒータ３Ｃのみに通電したときのＶ／Ｆコンバータ９からの出力パルスがＮであるとした場合には、まず、全てのバンドヒータ３Ａ〜３Ｅへの通電を遮断した状態で、Ｖ／Ｆコンバータ９からの出力パルスが０となるように、ゼロ点調整用のトリマレジスタ２１でゼロ点調整を行い、次に、第３のバンドヒータ３Ｃのみに通電した状態で、Ｖ／Ｆコンバータ９からの出力パルスが所定値Ｐｎ（例えば、Ｐｎ＝２００００）となるように、ゲイン調整用のトリマレジスタ２２でゲイン調整を行うようにされる。

上記したように、従来はアンプ８のゼロ点調整およびゲイン調整をトリマーレジスタで行い、ゲイン値は大容量のバンドヒータに適用する値に調整されて、これに固定されるようになっていた。しかしながら、こうした場合には、小容量のバンドヒータへの通電の際の計測には、ゲインが不足して、このため分解能が低くなって、小容量のバンドヒータへの通電検査の信頼性が不足するという問題があった。つまり、図６に示すように、ヒータ容量が６０００Ｗの第３のバンドヒータ３Ｃに合わせたゲイン調整を行うと、図５、図６に示すように、第３のバンドヒータ３Ｃへの通電検査の分解能は２００００であるが、ヒータ容量が２００Ｗの第１のバンドヒータ３Ａへの通電検査の分解能は５２５となって、第１のバンドヒータ３Ａへの通電検査の際の分解能が低過ぎるものとなる。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、複数のヒータの状況を検査するため、複数のヒータから択一選択されたヒータのみに通電して、通電されたヒータの通電状態を電流トランスで検出することを、通電するヒータを順次切り替えて行なうヒータ検査モードを持つ射出成形機において、ヒータ容量の如何にかかわらず、どのヒータにおいても信頼性の高い検査を行えるようにすることにある。

本発明は、上記目的を達成するため、複数の被加熱制御対象部位にそれぞれ配設されたヒータと、これら複数のヒータへの通電状態を検出する電流トランスと、該電流トランスの検出電流を増幅するアンプと、該アンプの出力電圧に応じたパルス数を入力し、自動連続運転時には、前記複数のヒータをそれぞれ独立して通電制御することにより、前記複数の被加熱制御対象部位をそれぞれの設定温度に維持し、ヒータ検査モードの実行時には、前記複数のヒータから択一選択されたヒータのみに通電し、他のヒータは通電を遮断して、通電されたヒータの通電状態を前記電流トランスで検出することを、前記通電するヒータを順次切り替えて行う制御部とを備えた射出成形機において、前記制御部からの切替指令に基づいて前記アンプのゲインを切り替えるゲイン切替部を備え、前記制御部は、前記ヒータ検査モードの実行時に、ヒータ容量が小さいヒータについて、前記アンプへの入力パルス数が、当該ヒータ容量が小さいヒータの通電検査に必要な分解能となるように前記アンプの初期ゲイン特性の傾きを大きくする切替指令を、前記ゲイン切替部に出力するという構成にした。

本発明によれば、複数のヒータの状況を検査するため、複数のヒータから択一選択されたヒータのみに通電して、通電されたヒータの通電状態を電流トランスで検出することを、通電するヒータを順次切り替えて行なうヒータ検査モードを持つ射出成形機において、ヒータ容量の如何にかかわらず、どのヒータにおいても信頼性の高い検査を行える。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。

図１〜図３は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）による射出成形機に係り、図１は、射出成形機におけるヒータ通電検査のための構成を示す図、図２は各バンドヒータのヒータ容量および所定のバンドヒータに対する分解能を示す図、図３はゼロ点調整およびゲイン切り替えの様子を示す図である。

図１において、１は、図示せぬスクリューが内蔵された加熱シリンダ、２は、加熱シリンダ１の先端に固着されたノズル、３Ａは、ノズル２に巻装された第１のバンドヒータ、３Ｂ〜３Ｅは、加熱シリンダ１に巻装された第２〜第５のバンドヒータ、４は、射出成形機全体の制御を司る制御部、５Ａ〜５Ｅは、制御部４からの制御指令に基づき第１〜第５のバンドヒータ３Ａ〜３Ｅを通電制御するヒータドライバ、６は、第１〜第５のバンドヒータ３Ａ〜３Ｅへの通電状態（通電電流）を検出する電流トランス、７は、電流トランス６の出力（検出電流）を整流する整流器、８は、整流器７の出力が入力されるアンプ、９は、アンプ８の出力（出力電圧）を電圧→周波数変換して制御部４にパルスを出力するＶ／Ｆコンバータ、１０は、制御部４からの切替指令に基づいて抵抗値を可変し、アンプ８のゲインを切り替えるゲイン切替部である。なお、ゲイン切替部１０は、多数の抵抗をスイッチで切り替える構成など、任意の構成をとることが可能である。

また、制御部４内において、１１は、ソウトウェア的にゼロ点調整を行うためのデータを記憶したデータ格納部、１２は、Ｖ／Ｆコンバータ９から出力されるパルスを計数して記憶するパルス数カウント・記憶部、１３は、データ格納部１１およびパルス数カウント・記憶部１２の内容に基づきパルス数を補正演算する補正演算部、１４は、補正演算部１３の出力に基づきヒータ断線やヒータ駆動回路異常を判定する判定部、１５は、ゲイン切替部１０に対してゲイン切替指令を出力するゲイン切替指令部である。

本実施形態においては、アンプ８のゼロ点調整はソウトウェア的に行われるようになっており、このため、図３に示すように、全てのバンドヒータ３Ａ〜３Ｅへの通電を遮断したときのＶ／Ｆコンバータ９からの出力パルスがＭであるとすると、このＭをデータ格納部１１にあらかじめ格納しておく。ここで、ヒータによりゲインを変更するため「０」点のシフトが発生するが、実験では０．８２％程度に収まったため、その差異は無視した。もし、無視できない値となった場合には、各ヒータ別に０点値Ｍ’を格納し、ゼロ点調整を行えばよい。

また、本実施形態においては、アンプ８のゲイン調整は、制御部４からの指令でハードウェア的に、かつ、前記した（１）の検査モードにおいて通電制御するバンドヒータのヒータ容量に応じて行われるようになっている（本実施形態における第１〜第５のバンドヒータ３Ａ〜３Ｅのヒータ容量は、図２に示す通りで、前記した図５と同様である）。例えば、第３のバンドヒータ３Ｃのみに通電して第３のバンドヒータ３Ｃの断線検査を行う場合には、図３に示すように、第３のバンドヒータ３Ｃのみに通電したときのＶ／Ｆコンバータ９からの出力パルスがＮであるとしたとき、線分Ｌ０（Ｍ−Ｎ）で表わされるアンプ８の初期ゲイン特性が、線分Ｌ１のゲイン（傾き）となるように、ゲイン切替指令部１５がゲイン切替部１０を制御してアンプ８のゲインを切り替えるようになっている。ここで、線分Ｌ１においては、第３のバンドヒータ３Ｃのみに通電したときのＶ／Ｆコンバータ９からの出力パルス数Ｐ１（すなわち、分解能）が、例えばＰ１＝１２６２４となるようされている。また、第１のバンドヒータ３Ａのみに通電して第１のバンドヒータ３Ａの断線検査を行う場合には、図３に示すように、線分Ｌ０で表わされるアンプ８の初期ゲイン特性が、線分Ｌ２のゲイン（傾き）となるように、ゲイン切替指令部１５がゲイン切替部１０を制御してアンプ８のゲインを切り替えるようになっている。ここで、線分Ｌ２においては、第１のバンドヒータ３Ａのみに通電したときのＶ／Ｆコンバータ９からの出力パルス数Ｐ２（すなわち、分解能）が、例えばＰ２＝１３３７となるようされている。

なお、本実施形態においては、前記した（１）の検査モードにおいて、第２〜第５のバンドヒータ３Ｂ〜３Ｅの何れか１つに通電する際には、ゲイン切替指令部１５は、図３の線分Ｌ１のゲインを選択し、第１のバンドヒータ３Ａに通電する際には、図３の線分Ｌ２のゲインを選択するようになっているが、第１〜第５のバンドヒータ３Ａ〜３Ｅのヒータ容量に応じて、ゲインをきめ細かく調整する（切り替える）ようにしてもよい。

図１に示す構成において、マシン（射出成形機）の自動連続成形運転時には、制御部４は、第１〜第５のバンドヒータ３Ａ〜３Ｅの配置部位（被加熱制御対象部位）にそれぞれ配置された図示せぬ温度センサからの出力を認知しつつ、各被加熱制御対象部位に対してあらかじめ設定された温度が維持されるように、各ヒータドライバ５Ａ〜５ＥをＰＩＤ制御によりそれぞれ独立して駆動制御し、これにより、第１〜第５のバンドヒータ３Ａ〜３Ｅが通電制御されて、各被加熱制御対象部位が設定温度を維持されるようになっている。

また、マシンの運転開始時、マシンの自動連続成形運転中における適宜インターバルタイミングで、制御部４は、前記した（１）、（２）のヒータ検査モードをとるようになっている。

そして、（１）の検査モードでは、制御部４は、各バンドヒータ３Ａ〜３Ｅのうちの１つを順次選択し、択一選択したバンドヒータに所定の微小時間だけ通電させるように制御すると共に、択一選択したバンドヒータが第１のバンドヒータ３Ａである場合には、制御部４のゲイン切替指令部１５がゲイン切替部１０を制御して、アンプ８のゲインが図３の線分Ｌ２のゲインとなるように切り替え、択一選択したバンドヒータが第２〜第５のバンドヒータ３Ｂ〜３Ｅのうちの何れかである場合には、制御部４のゲイン切替指令部１５がゲイン切替部１０を制御して、アンプ８のゲインが図３の線分Ｌ１のゲインとなるように切り替える。上記のように選択されて通電されたバンドヒータの通電状態は、電流トランス６によって電流を検出することで検知され、電流トランス６の検出結果は整流器で整流された後、アンプ８、Ｖ／Ｆコンバータ９を通じて、検出パルスとして制御部４に出力される。パルス数カウント・記憶部１２は、Ｖ／Ｆコンバータ９から出力されるパルスを計数して記憶し、補正演算部１３は、パルス数カウント・記憶部１２に記憶されたパルス数と、データ格納部１１に記憶されたゼロ点調整用のデータとにより、パルス数カウント・記憶部１２に記憶された実測パルス数を、ゼロ点調整された補正パルス数として算出して、これを判定部１４に出力する。なお、補正演算部１３による補正演算は簡単な減算（ここでは、実測パルス数から前記値Ｍを減算する）によって実現されることは当業者には自明である。判定部１４は、補正演算部１３の出力値を、各バンドヒータ毎にあらかじめ設定された基準値と比較し、基準値未満である場合には、バンドヒータが断線または断線手前の状態にあるとして、運転を停止させると共に、当該バンドヒータの交換を促すようになっている。

上述したように、本実施形態では、（１）の検査モードにおいて、最もヒータ容量の小さい（他のバンドヒータ３Ｂ〜３Ｅに比すと、ヒータ容量が１桁小さい）第１のバンドヒータ３Ａの通電検査（断線検査）を行う際には、検出系の分解能を１３３７としているので、従来の分解能５２５に比べると大幅に分解能が改善され、したがって、ヒータ容量の小さい第１のバンドヒータ３Ａの通電検査であっても、検査の信頼性が高まる。なお、第２〜第５のバンドヒータ３Ｂ〜３Ｅの通電検査（断線検査）を行う際には、検出系の分解能は１２６２４であり、第２〜第５のバンドヒータ３Ｂ〜３Ｅの通電検査の分解能としては充分である。

また、（２）の検査モードでは、制御部４は、全てのバンドヒータ３Ａ〜３Ｅへの通電を所定の微小時間だけ遮断させるように制御すると共に、制御部４のゲイン切替指令部１５がゲイン切替部１０を制御して、アンプ８のゲインが図３の線分Ｌ１のゲインとなるように切り替える。そして、この際の全てのバンドヒータの状態を電流トランス６で計測して、アンプ８、Ｖ／Ｆコンバータ９を通じて出力されるパルスを、パルス数カウント・記憶部１２において計数して記憶する。補正演算部１３は、パルス数カウント・記憶部１２に記憶されたパルス数と、データ格納部１１に記憶されたゼロ点調整用のデータとにより、パルス数カウント・記憶部１２に記憶された実測パルス数を、ゼロ点調整された補正パルス数として算出して、これを判定部１４に出力する。判定部１４は、補正演算部１３の出力値を、あらかじめ設定された基準値（０に近い所定の基準値）と比較し、基準値以上である場合には、ヒータ駆動回路が異常であるとして、運転を停止させると共に、ヒータ駆動回路の交換を促すようになっている。

なお、上述した実施形態では、アンプ８のゼロ点調整をソフトウェア的に行うようにしているが、従来と同様に、ゼロ点調整はゼロ点調整用のトリマレジスタで行うようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る射出成形機における、ヒータ通電検査のための構成を示す説明図である。本発明の一実施形態に係る射出成形機における、各バンドヒータのヒータ容量および所定のバンドヒータに対する分解能を示す説明図である。本発明の一実施形態に係る射出成形機における、ゼロ点調整およびゲイン切り替えの様子を示す説明図である。従来の射出成形機における、ヒータ通電検査のための構成を示す説明図である。従来の射出成形機における、各バンドヒータのヒータ容量および所定のバンドヒータに対する分解能を示す説明図である。従来の射出成形機における、ゼロ点調整およびゲイン調整の様子を示す説明図である。

符号の説明

１加熱シリンダ
２ノズル
３Ａ〜３Ｅ第１〜第５のバンドヒータ
４制御部
５Ａ〜５Ｅヒータドライバ
６電流トランス
７整流器
８アンプ
９Ｖ／Ｆコンバータ
１０ゲイン切替部
１１データ格納部
１２パルス数カウント・記憶部
１３補正演算部
１４判定部
１５ゲイン切替指令部

Claims

複数の被加熱制御対象部位にそれぞれ配設されたヒータと、これら複数のヒータへの通電状態を検出する電流トランスと、該電流トランスの検出電流を増幅するアンプと、該アンプの出力電圧に応じたパルス数を入力し、自動連続運転時には、前記複数のヒータをそれぞれ独立して通電制御することにより、前記複数の被加熱制御対象部位をそれぞれの設定温度に維持し、ヒータ検査モードの実行時には、前記複数のヒータから択一選択されたヒータのみに通電し、他のヒータは通電を遮断して、通電されたヒータの通電状態を前記電流トランスで検出することを、前記通電するヒータを順次切り替えて行う制御部とを備えた射出成形機において、
前記制御部からの切替指令に基づいて前記アンプのゲインを切り替えるゲイン切替部を備え、
前記制御部は、前記ヒータ検査モードの実行時に、ヒータ容量が小さいヒータについて、前記アンプへの入力パルス数が、当該ヒータ容量が小さいヒータの通電検査に必要な分解能となるように前記アンプの初期ゲイン特性の傾きを大きくする切替指令を、前記ゲイン切替部に出力することを特徴とする射出成形機。