(57)【要約】【課題】ヒータの劣化状態を精度良く推定できる射出成形機のヒータの劣化推定方法を提供する。【解決手段】  射出成形機の加熱シリンダ（１）に設けられているヒータ（２）は、ＰＷＭ制御によって所定のデューティー比で電流をＯＮ／ＯＦＦして制御するようにする。このデューティー比とヒータ（２）の稼働状態とから、ヒータ（２）の使用開始日からの電流のＯＮ時間を積算して積算通電時間とする。ヒータ（２）には予めしきい時間を設定しておく。コントローラにおいて、積算通算時間としきい時間とを比較して、積算通算時間がしきい時間に達したら、ヒータ（２）が劣化したと判断し、ヒータの交換を要する旨警報を出力する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭ制御によって所定のデューティー比で電流がＯＮ／ＯＦＦされる複数枚のヒータと、１本または複数個の温度センサとによって加熱シリンダが温度制御されるとき、前記温度センサからの信号に基づいて、前記デューティー比が調整されるようになっている射出成形機において、
前記ヒータ毎に、使用開始日からの電流のＯＮ時間を積算して積算通電時間を得、該積算通電時間に基づいて前記ヒータ毎の劣化状態を推定することを特徴とする射出成形機のヒータの劣化推定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記ヒータ毎にしきい時間を設定し、前記積算通電時間が前記しきい時間に達したら、前記ヒータの交換時期であると判定することを特徴とする射出成形機のヒータの劣化推定方法。
【請求項３】
ＰＷＭ制御によって所定のデューティー比で電流がＯＮ／ＯＦＦされる複数枚のヒータと、１本または複数個の温度センサとによって加熱シリンダが温度制御されるとき、前記温度センサからの信号に基づいて、前記デューティー比が調整されるようになっている射出成形機であって、
前記ヒータ毎に、使用開始日からの電流のＯＮ時間が積算されて積算通電時間が計算され、該積算通電時間が前記射出成形機の表示装置に表示されるようになっていることを特徴とする射出成形機。
【請求項４】
請求項３に記載の射出成形機において、前記ヒータ毎にしきい時間が設定され、前記表示装置に、該しきい時間に対する前記積算通電時間の割合がグラフ表示され、前記積算通算時間が前記しきい時間に達したら警報が発生されることを特徴とする射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機の加熱シリンダを加熱するヒータの、劣化状態を推定するヒータの劣化推定方法、およびそのような方法が実施される射出成形機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機の加熱シリンダには、複数枚のヒータが巻かれており、通電することによって加熱シリンダを加熱できるようになっている。また加熱シリンダには複数本の温度センサも設けられている。射出材料を効率よく溶融し、そして射出に適した粘度に調整するために、加熱シリンダは各位置において所望の温度になるように制御されている。具体的に説明すると、各ヒータには電流の供給をスイッチングするソリッドステートリレーあるいは電磁接触器が設けられ、コントローラからの指令によってＯＮ／ＯＦＦされるようになっている。このＯＮ／ＯＦＦはＰＷＭ制御によって実施され、制御周期に対して電流を供給する通電時間の占める割合、すなわちデューティー比を調整することによってヒータへの電力供給を調整するようになっている。コントローラには温度センサからの信号が入力され、フィードバック制御によって加熱シリンダの各位置が所定の温度になるようにヒータへの電力供給が調整されている。このようなヒータは、長時間使用すると劣化して断線する。断線したら交換する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０７１３０６号公報
【０００４】
本出願人によってヒータの断線を検出する方法が、特許文献１によって提案されている。特許文献１に記載の方法によると、ヒータへの電力の供給線に電流センサを設け、各ヒータを１個ずつ通電して電流値を測定する。コントローラには各ヒータの正常時に測定された電流値が記憶されており、測定した電流値を正常時の電流と比較することによって断線の有無を判断する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の方法によれば、各ヒータに順番に通電して電流値を測定するだけでヒータの断線を判断できる。そしてこの方法は、特許文献１によると射出成形機の運転中においても短時間で実施できることが記載されている。そうするとこの方法を頻繁に実施すれば、ヒータが断線してもこれを速やかに検出することができ優れてはいる。しかしながら解決すべき問題も見受けられる。具体的には、ヒータの断線を検出できたとしても、交換用のヒータが無い場合には長時間射出成形機の運転が停止して生産が止まってしまうという問題がある。仮に全ての種類のヒータを予備で用意しておけば、断線したヒータを交換できるので長期間の運転停止は避けることができるかも知れない。しかしながら計画に無いタイミングで射出成形機を停止しなければならないことには変わりがないので、生産計画に支障が出る。また一定数のヒータの予備を必ずストックしておかなければならず不経済でもある。ヒータの劣化を高い精度で推定することができれば、事前にヒータを交換でき、これらの問題は解決しそうである。例えば射出成形機の稼動時間からヒータの劣化を推定する方法が考えられる。しかしながら射出成形機の稼動時間はヒータの劣化状態に相関していることが推測されるが、２枚のヒータの稼動時間が同じであるとしても、劣化状態は必ずしも同じではない。つまり一方のヒータが断線しても他方は断線しない場合が多々ある。そうするとヒータの稼働時間からヒータの劣化状態を推定しても推定精度は低く、ヒータの交換時期を判断するには不十分である。
【０００６】
本発明は、上記したような問題点を解決した、ヒータの劣化推定方法および射出成形機を提供することを目的としており、具体的には、ヒータ毎の劣化状態を精度良く推定することができ、従ってヒータの交換時期を判断でき、これによって計画的にヒータを交換することができる、射出成形機のヒータの劣化推定方法および射出成形機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、射出成形機の加熱シリンダに設けられているヒータが、ＰＷＭ制御によって所定のデューティー比で電流がＯＮ／ＯＦＦされるようになっている、そのような射出成形機を対象として、個々のヒータについてヒータの劣化を推定する方法として構成する。具体的には、ヒータ毎に、使用開始日からの電流のＯＮ時間を積算して積算通電時間を得る。これらの積算通電時間に基づいてヒータ毎の劣化状態を推定するようにする。また、個々のヒータについては、予めしきい時間を設定する。そして積算通電時間がしきい時間に達したら、ヒータの交換時期であると判定するようにする。
【０００８】
かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、ＰＷＭ制御によって所定のデューティー比で電流がＯＮ／ＯＦＦされる複数枚のヒータと、１本または複数個の温度センサとによって加熱シリンダが温度制御されるとき、前記温度センサからの信号に基づいて、前記デューティー比が調整されるようになっている射出成形機において、前記ヒータ毎に、使用開始日からの電流のＯＮ時間を積算して積算通電時間を得、該積算通電時間に基づいて前記ヒータ毎の劣化状態を推定することを特徴とする射出成形機のヒータの劣化推定方法として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の方法において、前記ヒータ毎にしきい時間を設定し、前記積算通電時間が前記しきい時間に達したら、前記ヒータの交換時期であると判定することを特徴とする射出成形機のヒータの劣化推定方法として構成される。
請求項３に記載の発明は、ＰＷＭ制御によって所定のデューティー比で電流がＯＮ／ＯＦＦされる複数枚のヒータと、１本または複数個の温度センサとによって加熱シリンダが温度制御されるとき、前記温度センサからの信号に基づいて、前記デューティー比が調整されるようになっている射出成形機であって、前記ヒータ毎に、使用開始日からの電流のＯＮ時間が積算されて積算通電時間が計算され、該積算通電時間が前記射出成形機の表示装置に表示されるようになっていることを特徴とする射出成形機として構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の射出成形機において、前記ヒータ毎にしきい時間が設定され、前記表示装置に、該しきい時間に対する前記積算通電時間の割合がグラフ表示され、前記積算通算時間が前記しきい時間に達したら警報が発生されることを特徴とする射出成形機として構成される。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本願発明によると、ＰＷＭ制御によって所定のデューティー比で電流がＯＮ／ＯＦＦされる複数枚のヒータと、１本または複数個の温度センサとによって加熱シリンダが温度制御されるとき、温度センサからの信号に基づいて、デューティー比が調整されるようになっている射出成形機におけるヒータの劣化推定方法として構成されている。すなわち一般的な温度制御が実施される射出成形機を対象としている。つまり実質的に全ての射出成形機が対象になる。そして本願発明によると、ヒータ毎に、使用開始日からの電流のＯＮ時間を積算して積算通電時間を得、該積算通電時間に基づいてヒータ毎の劣化状態を推定するように構成されている。ヒータは通電されているときに劣化が進行するので、ヒータの劣化状態は、ＯＮ時間を積算した積算通電時間と密接に相関している。つまり使用開始が同時期の複数毎のヒータであっても、積算通電時間が短いヒータよりも、積算通電時間が長いヒータの方が劣化が進行している。従って積算通電時間に基づいてヒータ毎の劣化状態を推定すると推定の精度は高い。そうするとヒータの交換時期を適切に判断できることになる。また他の発明によると、ヒータ毎にしきい時間を設定し、積算通電時間がしきい時間に達したら、ヒータの交換時期であると判定するので、ヒータの交換を準備できる。つまり計画的にヒータを交換することができる。そうすると計画にない射出成形機の停止を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る射出成形機のヒータの劣化推定機能を構成する制御ブロック図である。
【図２】本実施の形態において、ＰＷＭ制御されるヒータのＯＮ／ＯＦＦ状態と、積算通電時間とを示すグラフである。
【図３】本実施の形態に係る射出成形機の表示装置に表示される、各ヒータのしきい時間と、通算通電時間とを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本実施の形態について説明する。本実施の形態に係るヒータの劣化推定方法は、実質的に全ての射出成形機において実施が可能であり、射出成形機に設けられているコントローラにこの機能を付加すれば、すなわちプログラムを追加すれば実施できるようになっている。本実施の形態に係る射出成形機も、従来の一般的な射出成形機と同様に、射出材料を溶融して射出する射出装置、金型を型締めする型締装置、等から構成されている。図１には、射出装置を構成している加熱シリンダ１が模式的に示されている。
【００１２】
加熱シリンダ１には、つまり加熱シリンダ本体と射出ノズルとには、複数枚のヒータ２、２、…が巻かれて加熱できるようになっている。これらのヒータ２、２、…には、個別にスイッチ４が設けられ、ヒータ供給電源５からの電流が独立してＯＮ／ＯＦＦされるようになっている。スイッチ４はソリッドステートリレーすなわちＳＳＲ、電磁接触器等からなり、高速にＯＮ／ＯＦＦできるようになっている。加熱シリンダ１には、温度センサ７も埋め込まれている。図１には温度センサ７は１本しか示されていないが、必要に応じて複数本の温度セン７サが設けられている。温度センサ７の信号線は、射出成形機のコントローラに接続され、コントローラに温度が入力されるようになっている。具体的にはコントローラの温度制御器８に測定値の温度が入力される。温度制御器８は図１において１個しか示されていないが、ヒータ２、２、…の個数と同数設けられ、それぞれのヒータ２、２、…は独立して制御されるようになっている。
【００１３】
本実施の形態に係る射出成形機も、他の一般的な射出成形機と同様に加熱シリンダ１の温度を制御している。すなわちコントローラ内において、温度制御器８が、予め設定されている目標温度と測定値の温度の偏差を得、偏差が少なくなるようにヒータ２への電流の供給の割合を決定する。より具体的説明すると、ヒータ２は、ＰＷＭ変換器１０によってＰＷＭ制御で制御されており、制御周期あたりのＯＮ時間の割合、つまりデューティー比を変化させることによって電流の供給の割合が調整されるようになっている。従って温度制御器８はこのデューティー比を決定しＰＷＭ変換器１０に送る。ＰＷＭ変換器１０は、指示されたデューティー比に従ってスイッチ４を駆動して、ヒータ２への電流の供給を制御する。
【００１４】
本実施の形態においては、温度制御器８において計算されたデューティー比は、コントローラ内のＯＮ時間積算器１１にも入力される。ＯＮ時間積算器１１においては、ヒータの稼働状態とデューティー比とからヒータの通電時間であるＯＮ時間を得、ヒータ２の使用開始日からの通算のＯＮ時間、すなわち積算通電時間を計算する。図２によって詳しく説明する。図２には、稼動状態にあるヒータ２ａ、２ｂが示され、これらは対象時間内でＰＷＭ制御されている。ヒータ２ａは制御周期あたりのＯＮ時間が少く、デューティー比が小さい。従って対象時間内におけるＯＮ時間は、ヒータ２ａは短い。これに対してヒータ２ｂはデューティー比が大きい。従って対象時間内におけるＯＮ時間は長い。このような各ヒータ２ａ、２ｂのそれぞれのＯＮ時間をヒータの使用開始日から積算すると積算通電時間が得られる。このように各ヒータ２、２、…毎に積算通電時間が計算されている。
【００１５】
各ヒータ２、２、…には、それぞれヒータの交換時期を判断するための時間であるしきい時間が予め設定されており、しきい時間記憶部１２に保存されている。しきい時間は、ヒータ２、２、…の種類毎に、過去の断線の実績から、あるいは耐久テスト等によって決定され、通算通電時間がこのしきい時間に達したらヒータが劣化したと判断して交換することになる。比較器１３において、ヒータ２、２、…毎に通算通電時間が監視され、しきい時間に達したら警報出力部１４から警報が出力されるようになっている。これによって射出成形機のオペレータはヒータ２、２、…の交換時期を認識する。オペレータは適当なタイミングで射出成形機を停止し、ヒータ２、２、…を交換する。オペレータはコントローラを操作して、交換したヒータ２について通算通電時間を０にリセットする。
【００１６】
本実施の形態においては、射出成形機に設けられている表示装置１５に、各ヒータ２ａ、２ｂ、…のしきい時間と通算通電時間とをグラフ表示できるようになっている。具体的には、表示装置１５において所定の画面を呼び出すと、図３のグラフが表示される。各グラフはヒータ２ａ、２ｂ、…のそれぞれに対応しており、しきい時間と、通算通電時間とがグラフ表示されている。これによってヒータの交換時期を推測、あるいは判断することができる。
【符号の説明】
【００１７】
１      加熱シリンダ            ２      ヒータ
４      スイッチ                ５      ヒータ供給電源
７      温度センサ              ８      温度制御器
１０      ＰＷＭ変換器          １１      ＯＮ時間積算器
１２      しき時間記憶部        １３      比較器
１４      警報出力部            １５      表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014046497.tif 000005