特許 5770249 従動機構の傾きを画像計測装置を用いて計測する手段を備えた射出成形機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5770249

(24)【登録日】2015年7月3日

(45)【発行日】2015年8月26日

(54)【発明の名称】従動機構の傾きを画像計測装置を用いて計測する手段を備えた射出成形機

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/17 20060101AFI20150806BHJP

   B29C 45/76 20060101ALI20150806BHJP

   B29C 45/64 20060101ALI20150806BHJP

【ＦＩ】

   B29C45/17

   B29C45/76

   B29C45/64

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-242836(P2013-242836)

(22)【出願日】2013年11月25日

(65)【公開番号】特開2015-100990(P2015-100990A)

(43)【公開日】2015年6月4日

【審査請求日】2014年12月18日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001151

【氏名又は名称】あいわ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】分部 修一

【審査官】 今井 拓也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１４８１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４５７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０１６９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８４９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２１０１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００５７９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ４５／１７

Ｂ２９Ｃ ４５／６４

Ｂ２９Ｃ ４５／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転運動を直線運動に変換する複数の従動機構を有する動力伝達機構と、前記動力伝達機構が装着されている可動部材と、前記動力伝達機構を駆動するモータを有し、
前記動力伝達機構と、前記動力伝達機構が装着されている可動部材と前記動力伝達機構を駆動するモータは、可動側金型を搭載する可動プラテンに搭載される
射出成形機において、
前記可動部材を撮像し、該撮像された前記可動部材の前記可動プラテンに対する傾きを計測する画像計測装置と、前記画像計測装置により計測された前記可動部材の傾きの値が予め設定された許容値を超えた場合には、前記動力伝達機構に異常が発生したことを知らせる異常信号出力手段と、
を備えたことを特徴とする射出成形機。

【請求項2】

前記可動部材が正常な状態の時に前記画像計測装置により撮像された前記可動部材の画像を正常画像として記憶する正常画像記憶手段と、
を備え、
前記画像計測装置は、成形サイクルの所定回数毎に撮像した前記可動部材の画像と前記正常画像記憶手段に記憶された正常画像を比較して前記可動部材の傾きを求めることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。

【請求項3】

回転運動を直線運動に変換する複数の従動機構を有する動力伝達機構と、前記動力伝達機構が装着されている可動部材と、前記動力伝達機構を駆動するモータと、前記モータの回転運動を前記複数の従動機構に伝達するベルトと、前記可動部材を撮像し、該撮像された前記可動部材の傾きを計測する画像計測装置を有し、
前記動力伝達機構と、前記動力伝達機構が装着されている可動部材と前記動力伝達機構を駆動するモータと、前記モータの回転運動を前記複数の従動機構に伝達するベルトは、前可動側金型を搭載する可動プラテンに搭載される射出成形機の前記従動機構の前記ベルトの歯とび検出方法において、
前記可動部材の前記可動プラテンに対する傾きを計測する第１ステップと、
前記計測した前記可動部材の傾きと予め設定された許容値と比較する第２ステップと、
前記第２ステップによる比較の結果、前記可動部材の傾きが前記予め設定された許容値を超えた場合、前記ベルトの歯とびと判断する第３ステップと、
を有することを特徴とする射出成形機の歯とび検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、射出成形機に関し、特に、従動機構の傾きを画像計測装置を用いて計測する手段を備えた射出成形機に関する。

【背景技術】

【0002】

射出成形機を用いて成形品の製造を行うとき、成形条件の誤設定または作業者の誤操作またはそれらの両方により、回転運動を直線運動に変換する複数の従動機構を有する動力伝達機構において、各従動機構の駆動力に差異が発生する場合がある。この駆動力の差がある閾値を超えた場合には、その駆動力を調整しなければならない。その理由は、駆動力の差により、従動機構の構成要素であるボールねじやベアリング等に不具合が生じるからである。

【0003】

従動機構の駆動装置としてモータが直結されている場合には、モータの出力を調整すれば良い。しかし、１つのモータでタイミングベルト等を介して複数の従動機構を駆動する場合には、ひずみゲージ等の駆動力検出手段を従動機構の駆動装置に装着し、駆動装置の駆動力を測定する手段を装着しなければならないか、もしくは、従動機構の駆動装置のそれぞれにセンサ等を設けて、取付られたセンサによりタイミングベルトと従動機構のプーリの噛みあい関係を調べなければ、従動機構の駆動力に差異があるかどうかがわからない。

【0004】

特許文献１には、従動機構の駆動装置としてモータが直結され、複数の軸により駆動対象を進退する機構を備えた射出成形機において、各軸の軸力を検出し、各軸の軸力に差が発生している場合にこれを調整して、各軸間の負荷バランスの均衡を図ることができる射出成形機の技術が開示されている。

【0005】

また、特許文献２には、１つのモータからタイミングベルトを介して複数の従動軸に対して駆動力が伝達され、前記複数の従動軸の回転により可動部が移動される成形装置において、従動プーリの歯とびを検出することが可能な成形装置の技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７−１３６９６１号公報

【特許文献2】特開２０１０−２８４９３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来技術で説明したように、モータと複数の従動機構を有する駆動装置とをベルト等の伝動手段で結合し駆動する場合には、ひずみゲージ等で駆動力を検出する。エジェクタ機構のように、ひずみゲージなどの検出器を取りつけるスペースが限られており、また各駆動装置は動くために取付方法も考慮しなければならない。また、複数の駆動装置にセンサを取付け、センサにより従動機構と駆動装置とのズレを計測することにより、歯とびと判断する方法があるが、ひずみゲージと同様にセンサの取付方法を考慮しなければならない。

【0008】

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決するために、画像計測装置を用いて動力伝達機構の異常を検出する手段を備えた射出成形機を提供することである。そして、前記動力伝達機構の異常を検出する手段を用いて射出成形機の歯とび検出方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本願の請求項１に係る発明は、回転運動を直線運動に変換する複数の従動機構を有する動力伝達機構と、前記動力伝達機構が装着されている可動部材と、前記動力伝達機構を駆動するモータを有し、前記動力伝達機構と、前記動力伝達機構が装着されている可動部材と前記動力伝達機構を駆動するモータは、可動側金型を搭載する可動プラテンに搭載される射出成形機において、前記可動部材を撮像し、該撮像された前記可動部材の前記可動プラテンに対する傾きを計測する画像計測装置と、前記画像計測装置により計測された前記可動部材の傾きの値が予め設定された許容値を超えた場合には、前記動力伝達機構に異常が発生したことを知らせる異常信号出力手段と、を備えたことを特徴とする射出成形機である。
請求項２に係る発明は、前記可動部材が正常な状態の時に前記画像計測装置により撮像された前記可動部材の画像を正常画像として記憶する正常画像記憶手段と、を備え、前記画像計測装置は、成形サイクルの所定回数毎に撮像した前記可動部材の画像と前記正常画像記憶手段に記憶された正常画像を比較して前記可動部材の傾きを求めることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機である。

【0010】

請求項３に係る発明は、回転運動を直線運動に変換する複数の従動機構を有する動力伝達機構と、前記動力伝達機構が装着されている可動部材と、前記動力伝達機構を駆動するモータと、前記モータの回転運動を前記複数の従動機構に伝達するベルトと、前記可動部材を撮像し、該撮像された前記可動部材の傾きを計測する画像計測装置を有し、前記動力伝達機構と、前記動力伝達機構が装着されている可動部材と前記動力伝達機構を駆動するモータと、前記モータの回転運動を前記複数の従動機構に伝達するベルトは、前可動側金型を搭載する可動プラテンに搭載される射出成形機の前記従動機構の前記ベルトの歯とび検出方法において、前記可動部材の前記可動プラテンに対する傾きを計測する第１ステップと、前記計測した前記可動部材の傾きと予め設定された許容値と比較する第２ステップと、前記第２ステップによる比較の結果、前記可動部材の傾きが前記予め設定された許容値を超えた場合、前記ベルトの歯とびと判断する第３ステップと、を有することを特徴とする射出成形機の歯とび検出方法である。

【発明の効果】

【0011】

本発明により、画像計測装置を用いて動力伝達機構の異常を検出する手段を備えた射出成形機を提供できる。そして、前記動力伝達機構の異常を検出する手段を用いて射出成形機の歯とび検出方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】可動部材の傾きを測定する手段を備えた射出成形機の要部を説明する図である。

【図2】成形品の突き出し時に、エジェクタプレートに加わる力を説明する図である。

【図3】可動部材と基準プレートとの所定箇所の間隔を測定し可動部材の傾きを計測する例を説明する図である。

【図4】毎ショットに可動部材（エジェクタプレート）の傾きを確認する処理のフローを説明する図である。

【図5】正常画像と現在の画像との比較により可動部材の傾きを計測する例を説明する図である。

【図6】正常画像と現在の画像との可動部材（エジェクタプレート）とを比較して可動部材（エジェクタプレート）の傾きを確認する処理のフローを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は可動部材の傾きを測定する手段を備えた射出成形機の要部を説明する図である。図１では、エジェクト機構における動力伝達機構の異常検出機能を備えた射出成形機の要部を示している。射出成形機は、樹脂を金型内に射出するための射出部，金型を型締するための型締部，射出成形機の全体を制御する制御装置と、を備えている。以下の説明では、型締部をもとに本発明の実施形態を説明する。なお、射出成形機の全体を制御する制御装置は、従来公知の装置と同様に、プロセッサ、メモリ、表示装置、信号の入力装置を備えている。

【0014】

固定プラテン１とリアプラテン２は複数のタイバー４によって連結されており、可動プラテン３がタイバー４に沿って移動可能に設置されている。固定プラテン１に固定側金型５ａが、可動プラテン３に可動側金型５ｂが、それぞれ取り付けられている。リアプラテン２には型開閉機構７が設置され型開閉機構７はトグル機構８を介して可動プラテン３を駆動し固定側金型５ａ，可動側金型５ｂの開閉と型締を行う。リアプラテン２は型厚調整モータ９によって固定プラテン１に対して前後進し、金型の厚みに応じた位置を設定できる。

【0015】

また、可動プラテン３には成形品突き出しを行うエジェクタ機構６が設置されている。エジェクタ機構６の成形品突き出し動作を次に説明する。エジェクタ用サーボモータ１０に結合された駆動側プーリ１１と２本のボールネジ１４ａ，１４ｂに結合された２個の従動側プーリ１２ａ，１２ｂに歯付きベルト１３が掛けられており、ボールネジ１４ａ，１４ｂの軸はベアリングハウジング１６ａ，１６ｂを介して可動プラテン３に回転自在に固定されている。ベアリングハウジング１６ａ，１６ｂ内には、従動側ベアリング１７ａ，１７ｂが装着されている。

【0016】

ボールネジ１４ａ，１４ｂのナットはエジェクタプレート（ノックアウトバー）１５というプレートに結合されており、エジェクタプレート（ノックアウトバー）１５にはエジェクタピン１８が何本か取り付けられている。エジェクタ用サーボモータ１０が回転すると、駆動側プーリ１１が回転し、駆動側プーリ１１に掛けられた歯付きベルト１３が回転し、歯付きベルト１３の回転によって、従動側プーリ１２ａ，１２ｂを回転させる。従動側プーリ１２ａ，１２ｂの回転によってボールネジ１４ａ，１４ｂが回転し、ナットに結合されたエジェクタプレート（ノックアウトバー）１５は軸方向に前後進する。エジェクタプレート（ノックアウトバー）１５に取り付けられたエジェクタピン１８が軸方向に前後進し、可動側金型５ｂ内の金型側エジェクタプレート１９を前後進させ、金型側エジェクタプレート１９に取り付けられたピンが成形品を付き出す。

【0017】

成形品を突き出す際にエジェクタピン１８は成形品より反力を受ける。エジェクタピン１８が受けた荷重はエジェクタプレート（ノックアウトバー）１５、ボールネジ１４ａ，１４ｂを介してベアリングハウジング１６ａ，１６ｂに伝わる。この際、ベアリングハウジング１６ａ，１６ｂは荷重に比例したひずみを生じる。機械の組立の際に２つのボールネジ１４ａ，１４ｂにかかる荷重が均等となるように、エジェクタプレート（ノックアウトバー）１５と可動プラテン３の金型面とが平行になるよう調整してあるため、ベアリングハウジング１６ａ，１６ｂのひずみは均等になっている。

【0018】

ところが、一方のボールネジで歯付きベルトの歯とび等の異常があった際は、エジェクタプレート（ノックアウトバー）１５と可動プラテン３の金型面との平行が崩れる（つまり正常な状態に比べて傾く）。すると、図２に示すように、成形品を突き出す際の反力Ｆの他に、傾いたエジェクタプレート（ノックアウトバー）１５が平行に戻されようとするモーメントＭによる反力Ｆ_Ｍが加わり、２本のボールネジ１４ａ，１４ｂにかかる荷重が均等ではなくなる。そのため、ベアリングハウジング１６ａ，１６ｂのひずみも均等ではなくなる。

【0019】

エジェクタプレート１５の可動プラテン３の金型面との平行が崩れた状態、つまり、該エジェクタプレート１５の傾きを測定すれば、歯付きベルトの歯とびが発生したことを検出することができる。

【0020】

そこで、本発明の実施形態では、エジェクタプレート１５の傾きを測定するために、画像計測装置２０を用いる。画像計測装置２０は、エジェクタプレート１５を撮像可能な、射出成形機の上面または下面、操作側または反操作側に設置する。画像計測装置２０は、撮像したエジェクタプレート１５の画像を基に、エジェクタプレート１５の傾きを計算により求める。なお、エジェクタプレート１５の傾きとは金型取り付け面に対する傾きである。制御装置３０は、射出成形機の全体を制御し、射出成形サイクルを実行する。エジェクタプレート１５の傾きの計算機能を制御装置３０に持たせてもよい。

【0021】

制御装置３０は、画像計測装置により計算して求めたエジェクタプレート１５の傾きが、入力装置３１によりあらかじめ設定した設定値を超えた場合には、異常検出信号を発信する。制御装置３０が発信した異常信号は、アラームランプ等の警報装置３２が受け取り、ランプ点灯などにより作業者に異常を知らせたり、制御装置３０の内部で受け取られ、制御装置３０が制御している機械を強制停止する処理を行うのに使用されたりする。

【0022】

エジェクタプレート１５を画像計測することにより、複数の従動機構の駆動装置が取り付けられているエジェクタプレート１５の傾きは、下記の（１）、（２）に説明する方法により計測することができる。

【0023】

（１）可動部材と基準プレートとの所定箇所の間隔を測定し可動部材の傾きを計測
図３は可動部材の傾きの計測例である。可動部材の一例であるエジェクタプレート１５の傾きを計測する。図３で示されるように被駆動プレートと被駆動プレートの移動方向と直角に従動機構が固定されている基準プレートの間の２点間の距離を測定する。被駆動プレートであるところのエジェクタプレート１５と基準プレートであるところの可動プラテン３のボールねじ取付座面３ａ間の距離を測定する。エジェクタプレート１５の可動プラテン３のボールねじ取付座面３ａに対する傾きを測定するために、図示されるように、エジェクタプレート１５の異なる２つの箇所（計測位置Ｐ１と計測位置Ｐ２）における可動プラテン３のボールねじ取付座面３ａとの間の距離を測定する。

【0024】

エジェクタプレート１５が可動プラテン３のボールねじ取付座面３ａに対して傾いていない場合（正常な状態）、計測位置Ｐ１と計測位置Ｐ２におけるエジェクタプレート１５と可動プラテン３のボールねじ取付座面３ａとの離間距離は両者ともＴである。一方のボールねじで歯とびが発生した場合、エジェクタプレート１５が移動方向に対して傾く。このため、例えば図３に示されるように、計測位置Ｐ１での離間距離がＴ−ΔＴと、計測位置Ｐ２での離間距離がＴ−ΔＴとなる。

【0025】

したがって、画像計測装置２０によって、計測位置Ｐ１と計測位置Ｐ２におけるエジェクタプレート１５と可動プラテン３のボールねじ取付座面３ａとの間の離間距離を撮像する。画像計測装置２０において、計測位置Ｐ１と計測位置Ｐ２における離間距離を求め、それらの離間距離を比較することにより、エジェクタプレート１５が傾いているかいないかを判断するまで行う。そして、判断結果を制御装置３０に送る。なお、画像計測装置２０は単に撮像手段として用い、離間距離の算出および傾きの判断を制御装置３０で実行するようにしてもよい。

【0026】

図４は毎ショットに可動部材（エジェクタプレート）の傾きを確認する処理のフローを説明する図である。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップｓａ０１］エジェクタプレートの傾きを確認する。このエジェクタプレート１５の確認（つまり、エジェクタプレート１５の傾き値を求める。）は上述の手法によって行う。
●［ステップｓａ０２］エジェクタプレートの傾き値が予め設定された許容値を超えているか否かを判断し、超えている場合（ＹＥＳ）にはステップｓａ０３へ移行し、超えていない場合（ＮＯ）にはステップｓａ０４へ移行する。
●［ステップｓａ０３］警報を出し、機械を停止する。
●［ステップｓａ０４］射出・保圧・計量（冷却）・型開・突出の各工程を実行し一成形サイクルを終了する。
●［ステップｓａ０５］成形サイクルを継続するか否かを判断し、継続する場合（ＹＥＳ）にはステップｓａ０１に戻り処理を継続し、継続しない場合（ＮＯ）には処理を終了する。

【0027】

（２）正常画像と現在の画像との比較により可動部材の傾きを計測
図５で示されるように最初に調整直後の従動機構が固定されているプレート（エジェクタプレート１５）の画像を正常画像とし、稼動後の現在のプレート画像を重ね合わせ、２つの画像を比較し、画像のズレを測定することで、可動部材の傾きを計測することができる。

【0028】

画像計測装置２０は、エジェクタプレート１５が正常な姿勢にあるときの画像（正常画像）を予め撮像し、図示しない画像計測装置２０のメモリに格納しておく。次に、毎回の成形サイクルにおいて、一成形サイクルが終了した所定の時期に、エジェクタプレート１５を画像計測装置２０により撮像する。画像計測装置２０は、エジェクタプレート１５の予め記憶した正常画像と毎成形サイクルで撮像されるエジェクタプレート１５の撮像画像とを比較して、エジェクタプレート１５の傾きを求める。なお、エジェクタプレート１５の正常画像とエジェクタプレート１５の毎回の撮像画像とを比較し、エジェクタプレート１５の傾きを求める機能を制御装置３０に持たせてもよい。

【0029】

図６は正常画像と現在の画像との可動部材（エジェクタプレート）とを比較して可動部材（エジェクタプレート）の傾きを確認する処理のフローを説明する図である。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップｓｂ０１］可動部材の正常画像と現在の画像とを比較しエジェクタプレートの傾きを確認する。
●［ステップｓｂ０２］エジェクタプレートの傾き値が予め設定された許容値を超えているか否かを判断し、超えている場合（ＹＥＳ）にはステップｓｂ０３へ移行し、超えていない場合（ＮＯ）にはステップｓｂ０４へ移行する。
●［ステップｓｂ０３］警報を出し、機械を停止する。
●［ステップｓｂ０４］射出・保圧・計量（冷却）・型開・突出の各工程を実行し一成形サイクルを終了する。
●［ステップｓｂ０５］成形サイクルを継続するか否かを判断し、継続する場合（ＹＥＳ）にはステップｓｂ０１に戻り処理を継続し、継続しない場合（ＮＯ）には処理を終了する。

【0030】

可動部材の傾きは、（１）または（２）または両者で求めた可動部材の傾きの計測値から判断することができる。（１）または（２）またはその両者による可動部材の傾きの計測値が、予め設定された許容値を超えている場合に歯とびと判断して、警報を出し、正常な状態に復帰することが可能となる。

【0031】

上述した本発明の実施形態では、射出成形機に備わったエジェクタ機構のボールネジ１４の場合を説明したが、型締軸や射出軸のボールネジであっても同様に本発明を適用することができる。また、本発明の実施形態では、モータとボールネジをプーリ，ベルトによって連結しているが、チェーンとスプロケットによる連結やギアによる連結にも適用できる。また、ボールネジの本数は３本以上の場合にも本発明を適用できる。

【符号の説明】

【0032】

１ 固定プラテン
２ リアプラテン
３ 可動プラテン
３ａ ボールねじ取付座面
４ タイバー
５ａ 固定側金型
５ｂ 可動側金型
６ エジェクタ機構
７ 型開閉機構
８ トグル機構
９ 型厚調整モータ
１０ エジェクタ用サーボモータ
１１ 駆動側プーリ
１２ａ 従動側プーリ
１２ｂ 従動側プーリ
１３ 歯付きベルト
１４ａ 従動側ボールネジ
１４ｂ 従動側ボールネジ
１５ 金型側エジェクタプレート
１６ａ ベアリングハウジング
１６ｂ ベアリングハウジング
１７ａ 従動側ベアリング
１７ｂ 従動側ベアリング
１８ エジェクタピン
１９ エジェクタプレート
２０ 画像計測装置

３０ 制御装置
３１ 入力装置
３２ 警報装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】