(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動軸の回転を従動軸に伝達する動力伝達手段の異常を検出する動力伝達手段の異常検出装置において、
前記モータの回転に応じてパルスを発生する第１のパルス発生手段と、
前記従動軸の回転に応じてパルスを発生する第２のパルス発生手段と、
前記モータが最高速度で回転している場合に得られる前記第１のパルス発生手段からのパルス周波数よりも十分に大きい周波数を有するクロックパルス発生器と、
前記第１のパルス発生手段からの第１のパルスに応じて前記クロックパルスをカウントする第１のカウンターと、
該第１のカウンターのカウント数から前記モータの回転速度を求めて第１の算出速度として出力する第１のカウント数・速度変換器と、
前記第２のパルス発生手段からの第２のパルスに応じて前記クロックパルスをカウントする第２のカウンターと、
該第２のカウンターのカウント数から前記従動軸の回転速度を求めて第２の算出速度として出力する第２のカウント数・速度変換器と、
前記第１の算出速度と前記第２の算出速度とを比較し、前記第１の算出速度と前記第２の算出速度との差が予め設定された設定値以上のとき、異常検出信号を発生する動力伝達手段の異常判定手段と、
を備えていることを特徴とする動力伝達手段の異常検出装置。
【請求項２】
前記第１のパルス発生手段として、前記モータのサーボ制御に用いられるエンコーダーを用いることを特徴とする請求項１の動力伝達手段の異常検出装置。
【請求項３】
前記第１のパルス発生手段として、前記モータのサーボ制御に用いられるエンコーダーを用い、前記第１のカウント数・速度変換器として、クロックパルスによるカウントを行なわず、カウント数を一定時間毎にカウントすることによって速度を得るようにし、前記第２のパルス発生手段として、前記従動軸には、エンコーダあるいはドグと近接スイッチの組合せを用いることを特徴とする請求項１の動力伝達手段の異常検出装置。
【請求項４】
前記異常検出信号に応答して、報知動作を行なう報知手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか一つの動力伝達手段の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力伝達手段の異常を検出する動力伝達手段の異常検出装置に関し、特にエンコーダを用いてサーボ制御されるモータの動力を従動軸（被駆動体）に伝える動力伝達手段の異常を検出する動力伝達手段の異常検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、射出成形機には、その動力源にサーボモータを用いる電動射出成形機と呼ばれるタイプのものがある。電動射出成形機では、射出成形機を構成する射出装置、計量装置、型開閉装置、及びエジェクタ装置等に、それぞれ動力源としてサーボモータが設けられており、各モータが、動力伝達手段（例えば、ベルトやチェーン等）を介して従動軸へ動力を供給するように構成されている。
【０００３】
通常、電動射出成形機では、被駆動体の移動部材の位置や移動速度を検出することなく、サーボモータの回転を検出することによって、被駆動体の移動部材の位置、移動速度の制御を行なっている。つまり、被駆動体の移動部材の位置及び移動速度を、予めサーボモータの回転量及び回転速度に換算しておき、サーボモータの回転を検出することで、移動部材の位置、移動速度を実際に検出することなくその制御できるようにしている。
【０００４】
しかしながら、サーボモータの回転のみに基づいて被駆動体の移動部材の位置や移動速度を制御する方法では、動力伝達手段が破壊したり、スリップする状態にある場合等、動力伝達手段に異常が発生した場合には、次の様な問題が生じる。
【０００５】
即ち、このような制御方法では、動力伝達手段に異常が発生している場合であっても、サーボモータが正常に動いている限り、それを検出することができない。その結果、正常に成形品を製造することができないばかりか、各装置を破損させる場合もある。
【０００６】
例えば、成形終了後に、型開閉装置が型を開こうとしたとき、その動力伝達手段が破壊した（例えば、ベルトが切れた）とする。この場合、型開閉用モータが正常に動作していれば、実際には、型が全閉又はそれに近い状態にあるにもかかわらず、やがて型が全開したものと判断される。そして、エジェクト動作が行なわれ、エジェクトピンが一方の金型から成形品を押し出そうとして、他方の金型に衝突する。この結果、エジェクトピンまたは金型、あるいは両方が破損する。また、このとき製品取出機が、金型から押し出される成形品を受け取ろうと、両金型の間に侵入しようとした場合には、型締機構に衝突してしまう。その結果、製品取出機または型締機構、あるいはその両方が破損する。
【０００７】
そこで、この様な問題点を解消するため、動力伝達手段に異常が発生したことを検出するための動力伝達手段の異常検出装置が種々提案されている。
【０００８】
例えば、特開平７−１６９０１号公報には、射出成形機を駆動するモータに第１のパルス発生器を設け、射出成形機の移動部材に第２のパルス発生器を設け、これらパルス発生器から出力されるパルス数を比較して、比較値が設定範囲を超えたときに動力伝達ベルトに異常が発生していると判断するベルト切れ検出装置が開示されている。
【０００９】
また、特開平５−３１２２３９号公報には、駆動側が回転しているときに、従動側の回転を検出し、回転が所定数以下の場合にベルトに異常があることを検出するベルト切れ検出装置が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７-１６９０１号公報に記載されているように、パルス発生器からのパルスを直接比較するように構成した場合は、その検出精度が低いという問題点がある。
【００１１】
また、特開平５-３１２２３９号公報に記載されているように構成した場合には、ベルトが切れても、従動側が慣性により回転しているような場合には、ベルト切れを検出することができないという問題点がある。
【００１２】
本発明は、動力伝達手段に異常が発生したことを素早く精度良く検出することができる動力伝達手段の異常検出装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、モータの駆動軸の回転を従動軸に伝達する動力伝達手段の異常を検出する動力伝達手段の異常検出装置において、前記モータの回転に応じてパルスを発生する第１のパルス発生手段と、前記従動軸の回転に応じてパルスを発生する第２のパルス発生手段と、前記モータが最高速度で回転している場合に得られる前記第１のパルス発生手段からのパルス周波数よりも十分に大きい周波数を有するクロックパルス発生器と、前記第１のパルス発生手段からの第１のパルスに応じて前記クロックパルスをカウントする第１のカウンターと、該第１のカウンターのカウント数から前記モータの回転速度を求めて第１の算出速度として出力する第１のカウント数・速度変換器と、前記第２のパルス発生手段からの第２のパルスに応じて前記クロックパルスをカウントする第２のカウンターと、該第２のカウンターのカウント数から前記従動軸の回転速度を求めて第２の算出速度として出力する第２のカウント数・速度変換器と、前記第１の算出速度と前記第２の算出速度とを比較し、前記第１の算出速度と前記第２の算出速度との差が予め設定された設定値以上のとき、異常検出信号を発生する動力伝達手段の異常判定手段とを備えていることを特徴とする動力伝達手段の異常検出装置が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳述する。
【００１６】
図１に、本発明の一実施の形態に係る動力伝達手段の異常検出装置を示す。この動力伝達手段の異常検出装置１０は、クロックパルス発生器１１、第１のパルス幅カウンター１２、第１のカウント数・速度変換器１３、第２のパルス幅カウンター１４、第２のカウント数・速度変換器１５、比較器１６、速度差しきい値設定器１７、及び表示器１８を備え、駆動軸に固定された第１のプーリー２１と従動軸に固定された第２のプーリー２２とに掛けられた動力伝達手段である動力伝達ベルト２３の異常を検出する装置である。なお、ここでは、駆動軸として、射出成形機の射出装置、計量装置、型開閉装置、或いはエジェクタ装置に用いられるサーボモータ２４の駆動軸を想定している。
【００１７】
クロックパルス発生器１１は、サーボモータ２４を最高回転速度で回転させた場合に、駆動軸及び従動軸にそれぞれ取り付けられて回転数に応じたパルスを発生するパルス発生手段（後述する）のパルス周波数よりも十分に高い繰り返し周波数（例えば、１０倍以上）のクロックパルスを発生する。
【００１８】
第１のパルス幅カウンター１２は、駆動軸（第１のプーリー）の回転検出（サーボ制御）に用いられる第１のパルス発生手段（例えば、ロータリーエンコーダ）２５と、クロックパルス発生器１１とに接続されている。そして、第１のパルス幅カウンター１２は、第１のパルス発生手段２５から駆動軸の回転に応じて出力される連続する一周期のパルスを受ける間に、クロックパルス発生器１１から受け取ったクロックパルスの数をカウントする。
【００１９】
第１のカウント数・速度変換器１３は、第１のパルス幅カウンター１２に接続され、第１のパルス幅カウンター１２がカウントしたカウント数からサーボモータ２４の駆動軸（第１のプーリー２１）の回転速度を求める。
【００２０】
このように、クロックパルス発生器１１、第１のパルス幅カウンター１２及び第１のカウント数・速度変換器１３は、サーボモータ２４の駆動軸の回転速度を算出するための第１の回転速度算出手段として働く。
【００２１】
第２のパルス幅カウンター１４は、第２のプーリー２２に設けられている、例えばドグの近接を検出する近接スイッチによる、第２のパルス発生手段２６と、クロックパルス発生器１１とに接続され、第２のパルス発生手段２６から従動軸の回転に応じて出力される連続する一周期のパルスを受ける間に、クロックパルス発生器１１から出力されるクロックパルスの数をカウントする。
【００２２】
第２のカウント数・速度変換器１５は、第２のパルス幅カウンター１４に接続され、第２のパルス幅カウンター１４がカウントしたカウント数から従動軸（第２のプーリー２２）の回転速度を、第１のカウント数・速度変換器１５と同様にして求める。
【００２３】
このように、クロックパルス発生器１１、第２のパルス幅カウンター１４及び第２のカウント数・速度変換器１５は、従動軸の回転速度を算出するための第２の回転速度算出手段として働く。
【００２４】
比較器１６は、第１のカウント数・速度変換器１３、第２のカウント数・速度変換器１５、及び速度差しきい値設定器１７に接続され、第１のカウント数・速度変換器１３が求めた第１のプーリー２１の回転速度と第２のカウント数／速度変換器１５が求めた第２のプーリー２２の回転速度とを比較する。比較の結果、これらの回転速度の差が、速度差しきい値設定器１７に設定された速度差しきい値以上の場合、比較器１６は、動力伝達ベルト２３に異常が発生したと判断して異常発生信号を出力する。
【００２５】
速度設定器１７は、予め設定された速度差しきい値を記憶する。この速度差しきい値は、上述のように、動力伝達手段に異常が発生したか否かを比較器１６にて判定する際に使用される。
【００２６】
表示器１８は、比較器１６に接続され、比較器１６からの異常発生信号を受け取ると、異常発生を表示する。
【００２７】
以下、図１の動力伝達手段の異常検出装置の動作について説明する。
【００２８】
まず、サーボモータ２４は、図示しない制御装置により、ロータリーエンコーダ２５からの出力を利用して回転制御（サーボ制御）される。サーボモータ２４の駆動軸の回転は、第１のプーリー２１及び動力伝達ベルト２３を介して第２のプーリー２２へと伝えられる。これにより、第２のプーリーは、第１のプーリーの回転速度と、第１のプーリーに対する歯数の比率によって決まる回転速度で回転する。
【００２９】
第１のパルス幅カウンター１２及び第２のパルス幅カウンター１４は、それぞれ、第１のパルス発生手段２５からの出力パルス及び第２のパルス発生手段２６からの出力パルスに応じて、クロックパルスをカウントする。ここで、クロックパルスは、上述したように、サーボモータを最高速度で回転させたときにパルス発生手段の発生するパルス周波数よりも十分に高い繰り返し周波数を有している。従って、第１のパルス発生手段２５又は第２のパルス発生手段２６からの出力パルスとクロックパルスとの関係は、図２に示すようになる。
【００３０】
第１のカウント数・速度変換器１３及び第２のカウント数・速度変換器１５は、それぞれ、第１のパルス幅カウンター１２がカウントしたカウント数及び第２のパルス幅カウンター１４がカウントしたカウント数から、第１のプーリー２１及び第２のプーリー２２の回転速度（角速度）を求める。各プーリーの回転速度は、回転速度（角速度）＝２πｆｃ／ｍＰ、で表される。ここで、ｆｃ＝クロック周波数、Ｐ＝プーリーが１回転する間に発生する第１のパルス発生手段２５又は第２のパルス発生手段２６からの出力パルス数、及びｍ＝各パルス幅カウンターのカウント数である。
【００３１】
比較器１６は、第１のカウント数・速度変換器１３が求めた第１のプーリー２１の回転速度と第２のカウント数・速度変換器１５が求めた第２のプーリー２２の回転速度との差を求め、速度差しきい値設定器１７に設定された速度差しきい値と比較する。２つのプーリーの回転速度差が速度差しきい値よりも小さい場合は、動力伝達ベルト２３が正常である旨、表示器１８に表示させる。一方、２つのプーリーの回転速度差が速度差しきい値以上である場合は、動力伝達ベルト２３に異常が発生したと判断して、表示器１８に異常が発生した旨表示させる。
【００３２】
また、比較器１６からの異常発生信号は、図示しないサーボモータ２４の制御装置へも供給される。サーボモータ２４の制御装置は、比較器１６からの異常発生信号を受け取ると、サーボモータ２４を停止させる。なお、サーボモータ２４が射出成形機に用いられている場合には、比較器１６からの異常発生信号は、射出成形機の制御装置へと供給され、制御装置は、射出成形動作を中止すべく各部を制御する。
【００３３】
以上のようにして、本実施の形態では、サーボモータが最高回転数時に発生するパルス周波数に比べて十分に大きい周波数のクロックパルスを利用して各プーリーの回転速度を求め、求めた回転速度に基づいて動力伝達ベルトの異常の有無を判断するようにしたことで、従来のように近接スイッチからの出力パルスをそのまま利用する場合に比べて、高い精度で動力伝達ベルトの異常を検出することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動軸と従動軸の回転速度を求め、その差に基づいて駆動軸と従動軸とを結ぶ動力伝達手段の異常を判断するようにしたことで、素早く、しかも高い精度で動力伝達手段の異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る動力伝達手段の異常検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の動力伝達手段の異常検出装置におけるパルス発生手段の出力パルスとクロックパルスとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１０      動力伝達手段の異常検出装置
１１      クロックパルス発生器
１２      第１のパルス幅カウンター
１３      第１のカウント数・速度変換器
１４      第２のパルス幅カウンター
１５      第２のカウント数・速度変換器
１６      比較器
１７      速度差しきい値設定器
１８      表示器
２１      第１のプーリー
２２      第２のプーリー
２３      動力伝達ベルト
２４      サーボモータ
２５      第１のパルス発生手段
２６      第２のパルス発生手段
【図１】
0003910052.tif 000002
【図２】
0003910052.tif 000003