JP5996579B2 - ヒータの断線・劣化判定方法および射出成形機 - Google Patents

Description

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、断線や劣化状態を判定するヒータの断線・劣化判定方法、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。

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。ヒータは三相交流電源に接続され、ヒータが単相ヒータから構成されている場合には次のように接続されている。すなわち三相交流電源がΔ結線されている場合には、Ｒ線、Ｓ線、Ｔ線からなる三相交流電線のうち、各ヒータはそれぞれいずれか２線に接続されている。ただし各ヒータは、Ｒ線、Ｓ線、Ｔ線のそれぞれに接続されているヒータの枚数が実質的に均等になるように分散して接続され、負荷が特定の線に集中しないようになっている。またＹ結線されている場合には、三相交流電線はＲ線、Ｓ線、Ｔ線、およびニュートラルのＮ線からなり、各ヒータはＲ、Ｓ、Ｔ線のいずれかとＮ線とに接続されている。このＹ結線の場合にもＲ線、Ｓ線、Ｔ線のそれぞれのヒータの枚数が均等になるように各ヒータが接続されている。このように三相交流電線から通電される各ヒータは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、やがて断線する。断線したら交換する必要がある。

ヒータの断線を検出する方法として、ヒータに電力を供給するヒータ回路のそれぞれに電流センサを設け、電流を常時監視する方法が周知である。電流が検出されなくなったらヒータが断線したと判断することができ、確実にヒータの断線を判断できるが、電流センサはヒータ毎に必要になる。

特開２０００−０７１３０６号公報 特開２０１３−２０２９５５号公報

ヒータの断線を検出する他の方法が、本出願人によって特許文献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、電流センサは共通の電流センサを１箇所にのみ設けて個々のヒータ回路には設けない。より具体的には、電流センサは、ヒータへの電力の供給線である三相交流電線のそれぞれに１枚ずつ設ける。そして断線を検査するときには１枚のヒータのみに通電するようにして、共通の電流センサによって電流値を測定する。そして順次通電するヒータを切り替え、それぞれのヒータの電流値を測定する。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。

特許文献２においても、本出願人によってヒータの断線の検出方法が提案されている。特許文献２に記載の方法においても、特許文献１の方法と同様に電流センサは共通の電流センサを１カ所にのみ設ける。特許文献２に記載の方法においては、通常の温度制御中において、共通の電流センサで検出される電流をＯＮしている全てのヒータの理論上の合計電流と比較する。そして理論上の合計電流を所定量だけ下回っていたら、現在ＯＮしているヒータのうちいずれかが断線しているものと判断し、次いでこれらのヒータを１枚ずつＯＮにして電流を測定して断線しているヒータを特定する。

従来の、ヒータ回路毎に電流センサを設ける方法も、特許文献１に記載の方法も、そして特許文献２に記載の方法も、いずれもヒータの断線を確実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。具体的には従来の方法においては、全てのヒータ回路に電流センサが必要になるので射出成形機のコストが高くなってしまうという問題がある。特に大型の射出成形機においてはヒータの枚数が多いのでコスト高になる。電流センサの枚数が多いと配線が複雑になる問題もあるし、それだけ電流センサが故障する頻度も高くなってしまう。特許文献１に記載の方法においては、ヒータの断線の検出は運転中、つまり温度制御中に実施することになるが、ソリッドステートリレーや電磁接触器のＯＮ／ＯＦＦを温度制御と無関係に実施することになり、制御の外乱になって温度制御に悪影響がでるという問題がある。仮にヒータの断線の検出を実施する頻度を小さくすれば、温度制御に対する影響は小さくすることができるが、このようにするとヒータの断線の発見が遅れてしまう。特許文献２に記載の方法においては、理論上の電流が大きく異なるヒータが混在しているときに問題がある。例えば電流の大きいヒータと電流の小さいヒータが同時にＯＮしているときに測定される電流が、理論上の合計電流より小さいとき、それが電流の大きいヒータの誤差によるものなのか、電流の小さいヒータの断線によるものなのか、判断ができない可能性もある。また従来の方法においても、特許文献１に記載の方法においても、検出できるのがヒータの断線のみという点にも問題が見受けられる。つまりヒータの劣化を判定して事前に断線を予測できないので、代替品のヒータを用意することができない。そうするとヒータが断線したときに、射出成形機の長期間の停止が避けられない。

本発明は、上記したような問題点を解決した、ヒータの断線・劣化判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、コストが小さいにも拘わらず、温度制御に悪影響を与えることなしに、ヒータ毎の断線や劣化状態を精度良く判定することができるヒータの断線・劣化判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。

本発明は、上記目的を達成するために、三相交流電線のＲ線、Ｓ線、Ｔ線のそれぞれに、接続枚数が均等になるように接続されている複数枚のヒータが、個別のスイッチによって独立してＰＷＭ制御されるようになっている射出成形機においてヒータの断線・劣化を判定するヒータの断線・劣化判定方法として構成される。ヒータの断線・劣化方法は、複数枚のヒータのうちＲ線に接続されているヒータ群をＲ線接続ヒータ群とし、そしてＳ線に接続されているヒータ群をＳ線接続ヒータ群とし、ＰＷＭ制御を実施しながら、それぞれのヒータ群について独立して判定するようにする。例えばＲ線接続ヒータ群は、これらの中の１枚のヒータだけＯＮのタイミングで、Ｒ線に設けられたＲ線電流センサにおいて測定される電流が、該１枚のヒータに設定されている電流しきい値より小さいときにヒータが劣化・断線していると判定する。またＳ線接続ヒータ群は、これらの中の１枚のヒータだけＯＮのタイミングで、Ｓ線に設けられたＳ線電流センサにおいて測定される電流が、該１枚のヒータに設定されている電流しきい値より小さいときにヒータが劣化・断線していると判定する。

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、単相ヒータからなり、三相交流電線のＲ線、Ｓ線、Ｔ線のそれぞれに対する接続枚数が実質的に均等になるように前記三相交流電線に接続されている複数枚のヒータが、個別に設けられているスイッチによって独立してＰＷＭ制御されるようになっている射出成形機においてヒータの断線・劣化を判定するヒータの断線・劣化判定方法であって、前記ヒータの断線・劣化判定方法は、前記複数枚のヒータのうち前記Ｒ線に接続されているヒータ群をＲ線接続ヒータ群とし、そして前記Ｓ線に接続されているヒータ群をＳ線接続ヒータ群とし、前記ＰＷＭ制御を実施しながら、それぞれのヒータ群について独立して判定するようにし、前記Ｒ線接続ヒータ群は、これらの中の１枚のヒータだけＯＮのタイミングで、前記Ｒ線に設けられたＲ線電流センサにおいて測定される電流が、該１枚のヒータに設定されている電流しきい値より小さいときにヒータが劣化・断線していると判定し、前記Ｓ線接続ヒータ群は、これらの中の１枚のヒータだけＯＮのタイミングで、前記Ｓ線に設けられたＳ線電流センサにおいて測定される電流が、該１枚のヒータに設定されている電流しきい値より小さいときにヒータが劣化・断線していると判定することを特徴とする射出成形機のヒータの断線・劣化判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に記載のヒータの断線・劣化判定方法において、前記複数枚のヒータのうち前記Ｔ線に接続されているヒータ群はＴ線接続ヒータ群とし、前記Ｔ線接続ヒータ群は、これらの中の１枚のヒータだけＯＮのタイミングで、前記Ｔ線に設けられたＴ線電流センサにおいて測定される電流が、該１枚のヒータに設定されている電流しきい値より小さいときにヒータが劣化・断線していると判定することを特徴とする射出成形機のヒータの断線・劣化判定方法として構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の方法において、前記ＰＷＭ制御は前半ＯＮ型制御と後半ＯＮ型制御の２種類からなり、前記前半ＯＮ型制御は制御周期の開始時にＯＮし、そしてデューティー比に相当するＯＮ時間後にＯＦＦするように制御し、前記後半ＯＮ型制御は制御周期の開始時にＯＦＦし、そして所定のタイミングでＯＮして制御周期の終了時にデューティー比に相当するＯＮ時間が得られるように制御し、前記それぞれのヒータ群において任意の１枚のヒータを判定するとき、該１枚のヒータについて前記前半ＯＮ型制御と前記後半ＯＮ型制御のうちの一方の制御を実施し、そしてヒータ群の他のヒータは他方の制御を実施し、それによって前記任意の１枚のヒータのみがＯＮになるタイミングを設け、該任意の１枚のヒータの断線・劣化を判定することを特徴とする射出成形機のヒータの断線・劣化判定方法として構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載の方法において、前記複数枚のヒータの合計電力も計算することを特徴とする射出成形機のヒータの断線・劣化判定方法として構成される。

以上のように、本願発明によると、単相ヒータからなり、三相交流電線のＲ線、Ｓ線、Ｔ線のそれぞれに対する接続枚数が実質的に均等になるように前記三相交流電線に接続されている複数枚のヒータが、個別に設けられているスイッチによって独立してＰＷＭ制御されるようになっている射出成形機においてヒータの断線・劣化を判定するヒータの断線・劣化判定方法として構成されている。すなわち一般的なＰＷＭ制御が実施される射出成形機を対象としている。そして本願発明によると、ヒータの断線・劣化判定方法は、複数枚のヒータのうちＲ線に接続されているヒータ群をＲ線接続ヒータ群とし、そしてＳ線に接続されているヒータ群をＳ線接続ヒータ群とし、ＰＷＭ制御を実施しながら、それぞれのヒータ群について独立して判定するようにしている。そしてＲ線接続ヒータ群は、これらの中の１枚のヒータだけＯＮのタイミングで、Ｒ線に設けられたＲ線電流センサにおいて測定される電流が、該１枚のヒータに設定されている電流しきい値より小さいときにヒータが劣化・断線していると判定し、Ｓ線接続ヒータ群は、これらの中の１枚のヒータだけＯＮのタイミングで、Ｓ線に設けられたＳ線電流センサにおいて測定される電流が、該１枚のヒータに設定されている電流しきい値より小さいときにヒータが劣化・断線していると判定するように構成されている。そうすると、少なくとも４つの効果が得られる。第１の効果は、電流を三相交流電線のＲ線またはＳ線の電流センサにおいて測定すればいいので電流センサの枚数は最小で済みコストを小さくすることができる。第２の効果は、ヒータ群毎に判定すればいいので効率よく判定できる。もし射出成形機に設けられている全てのヒータを対象とする場合には、判定したいヒータだけがＯＮで他のヒータがＯＦＦになっているタイミングを見いだすのは大変であるが、本発明は、それぞれのヒータ群に分けられてヒータ群毎に判定している。ヒータ群に属するヒータ枚数は少ないので、判定したいヒータだけがＯＮになっているタイミングは頻繁に発生する。つまり頻繁に判定することができ、判定の効率は高い。第３の効果は、１枚のみヒータがＯＮの状態で電流を測定するので、そのヒータ電流を測定していることになり、これを電流しきい値と比較するだけなので判定基準がシンプルである点である。つまり単一のヒータだけについて評価することができ、電流しきい値より小さい場合には断線している、あるいは劣化していると判定することができる。そして第４の効果はＰＷＭ制御を妨げることなく、判定できる点である。つまりＰＷＭ制御の制御周期の中でＯＮになっているヒータが１枚だけのタイミングを見つけ、このヒータについて判定するようにするのでＰＷＭ制御の外乱にはならない。これによって温度制御に影響を与えない。ところでこの方法においては制御周期において１枚だけＯＮになっているヒータが判定の対象になっているので、ヒータによっては判定の対象にならない場合もあり得る。しかしながら、劣化が進んだヒータは、徐々に抵抗値が大きくなってヒータ電流が低下してくるので所望の発熱量を得るには必然的にデューティー比が大きくなってくる。これによって制御周期のなかにおいて、劣化が進んだヒータだけがＯＮになっているタイミングが生じやすい。つまりヒータは劣化が進むと、判定対象のヒータになり易く、格別に問題はない。

他の発明によると、ＰＷＭ制御は前半ＯＮ型制御と後半ＯＮ型制御の２種類からなり、前半ＯＮ型制御は制御周期の開始時にＯＮし、そしてデューティー比に相当するＯＮ時間後にＯＦＦするように制御し、後半ＯＮ型制御は制御周期の開始時にＯＦＦし、そして所定のタイミングでＯＮして制御周期の終了時にデューティー比に相当するＯＮ時間が得られるように制御し、それぞれのヒータ群において任意の１枚のヒータを判定するとき、該１枚のヒータについて前半ＯＮ型制御と後半ＯＮ型制御のうちの一方の制御を実施し、そしてヒータ群の他のヒータは他方の制御を実施し、それによって任意の１枚のヒータのみがＯＮになるタイミングを設け、該任意の１枚のヒータの断線・劣化を判定するように構成されている。そうすると、ヒータ群の中のどのヒータについても、そのヒータだけがＯＮするタイミングを作り出すことができる。そうすると所望のヒータについて確実に断線・劣化判定を実施することができることになる。なお、前半ＯＮ型制御も、後半ＯＮ型制御も、デューティー比には影響しないので制御を切り替えても温度制御に影響を与える心配はない。

本発明の第１の実施の形態に係る射出成形機を模式的に示す図であり、その（ア）は射出成形機の制御ブロック図、その（イ）は射出成形機に設けられている各ヒータの三相交流電線への接続状態を示す表、そしてその（ウ）は、ＰＷＭ制御される各ヒータのＯＮ／ＯＦＦ状態を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る射出成形機を模式的に示す図であり、その（ア）は射出成形機の制御ブロック図、その（イ）は射出成形機に設けられている各ヒータの三相交流電線への接続状態を示す表、そしてその（ウ）は、ＰＷＭ制御される各ヒータのＯＮ／ＯＦＦ状態を示すグラフである。 ＰＷＭ制御されるヒータのＯＮ／ＯＦＦ状態を示すグラフである。 本実施の形態において、ＰＷＭ制御されるヒータのＯＮ／ＯＦＦ状態を示すグラフであり、その（ア）（イ）はＰＷＭ制御の異なる方法で制御される１枚のヒータのＯＮ／ＯＦＦ状態を示すグラフであり、その（ウ）は複数のヒータのＯＮ／ＯＦＦ状態を示すグラフである。

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断線・劣化判定方法は、射出成形機を構成している射出装置の加熱シリンダに設けられている複数枚のヒータの断線・劣化を判定する方法であるが、これらのヒータは三相交流電源から電力が供給されるようになっている。本発明が対象としているヒータはいわゆる単相ヒータであり射出成形機において一般的に使用されているヒータである。このような単相ヒータは、それぞれ三相交流電源を供給する各電線のいずれかに選択的に接続されているが、その接続方法は三相交流電源の結線方法によって相違している。最初に第１の実施の形態として、各ヒータへ電流を供給する三相交流電源が、Ｒ線、Ｓ線、Ｔ線がΔ結線された三相交流電線からなる射出成形機について説明する。

本発明の第１の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、図１の（ア）には、第１の実施の形態に係る射出装置の加熱シリンダ１が模式的に示されている。加熱シリンダ１には、複数枚のヒータ２a、２ｂ、…が巻かれて加熱されるようになっている。これらのヒータ２a、２ｂ、…に電流を供給する三相交流電源は、本実施の形態においては５Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相がΔ結線されている。従って本実施の形態において各ヒータ２a、２ｂ、…は、Ｒ線、Ｓ線、Ｔ線からなる三相交流電線のうちの所定の２本の電線に接続されている。ただし、各ヒータ２a、２ｂ、…は特定の電線に負荷が集中しないように分散して接続されている。具体的に説明すると、本実施の形態においては、図１の（ア）と（イ）の表に示されているように、第１のヒータ２ａはＲ線とＳ線に、第２のヒータ２ｂはＳ線とＴ線に、第３のヒータ２ｃはＴ線とＲ線に、第４のヒータ２ｄはＲ線とＳ線に、第５のヒータ２ｅはＳ線とＴ線に、そして第６のヒータ２ｆはＴ線とＲ線に、それぞれ接続されている。これらのヒータ２ａ、２ｂ、…には、個別にスイッチ４ａ、４ｂ、…が設けられ、独立してＯＮ／ＯＦＦされるようになっている。スイッチ４ａ、４ｂ、…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。

第１の実施の形態においては、三相交流電線のうち、Ｒ線にＲ線電流センサ７ｒが、Ｓ線にＳ線電流センサ７ｓがそれぞれ設けられている。これらによって検出される線電流によって、後で説明するヒータの断線・劣化方法が実施されるようになっている。なお、本実施の形態においては、Ｔ線を基準とするＲ線Ｔ線間の線間電圧と、Ｓ線Ｔ線間の線間電圧が電圧計１０ｒｔ、１０ｓｔによってそれぞれ測定されるようになっている。これらの線間電圧とＲ相とＳ相の２相の線電流から、周知の２電力計法によってヒータの電力も計算されるようになっている。これらの電流センサ７ｒ、７ｓは、そもそもが電力計算用の電流センサであって、本発明はこのような電流センサ７ｒ、７ｓを利用してヒータの断線・劣化を判定していると言うこともできる。

本実施の形態に係る加熱シリンダ１には、従来の加熱シリンダと同様に複数本の温度センサが埋め込まれている。これらの温度センサで検出される温度は、射出成形機のコントローラ８に入力されるようになっている。具体的にはコントローラ８の温度制御器９に温度が入力されるようになっている。ただし図１の（ア）には、温度センサも、温度センサから温度制御器９への入力信号も示されていない。本実施の形態に係る射出成形機においても、他の一般的な射出成形機と同様に加熱シリンダ１の温度はＰＷＭ制御によって温度制御されている。すなわちコントローラ８内において、温度制御器９が、予め設定されている目標温度と検出された温度の偏差を得、偏差が少なくなるようにヒータ２ａ、２ｂ、…への電流の供給の割合を決定する。つまりＰＷＭ制御の制御周期におけるＯＮ時間の割合、すなわちデューティー比を決定する。ＰＷＭ制御器１１は、決定されたデューティー比に従ってスイッチ４ａ、４ｂ、…をＯＮ／ＯＦＦするようになっている。

コントローラ８には、ヒータの断線・劣化を判定するための機能ブロックが設けられ、これは図１の（ア）においてヒータ判定１３として示されている。またヒータ判定１３は、コントローラ８の内部メモリに設けられているヒータ情報１４から、各ヒータ２ａ、２ｂ、…の電流しきい値を取得できるようになっている。この電流しきい値はヒータ２ａ、２ｂ、…の断線や劣化状態を判定するための基準であり、ヒータ２ａ、２ｂ、…に流れるヒータ電流の正常範囲の最低値になっている。このような電流しきい値が予めヒータ情報１４に格納されている。なお、これらの電流しきい値は、各ヒータ２ａ、２ｂ、…の定格電流値を参考にして決定されている。あるいは各ヒータ２、２ｂ、…の使用開始初期に測定した、劣化していない状態におけるヒータ電流を参考にして決定されている。

以下、本実施の形態に係るヒータの断線・劣化判定方法について説明する。この方法は、ＰＷＭ制御により加熱シリンダ１を温度制御しながら実施する。すなわち温度制御器９は、目標温度と温度センサの測定温度との偏差を得、各ヒータ２ａ、２ｂ、…におけるデューティー比を調整する。調整されたデューティー比に基づいてＰＷＭ制御器１１がスイッチ４ａ、４ｂ、…をＯＮ／ＯＦＦしてヒータ２ａ、２ｂ、…に電流を供給する。このような従来のＰＷＭ制御を実施しながら、ヒータの断線・劣化を判定する。図１の（ウ）には、ＰＷＭ制御を実施するときの所定の２回分の制御周期における第１、２、…６のヒータ２ａ、２ｂ、…の電流のＯＮ／ＯＦＦ状態が示されている。いずれのヒータ２ａ、２ｂ、…も制御周期の開始時にＯＮされ、それぞれのデューティー比に基づいて制御周期の途中でＯＦＦされている。これらのヒータ２ａ、２ｂ、…について、Ｒ線に接続されているヒータ２ａ、２ｃ、２ｄ、２ｆをＲ線接続ヒータ群とし、Ｓ線に接続されているヒータ２ａ、２ｂ、２ｅ、２ｄをＳ線接続ヒータ群とする。ヒータ２ａ、２ｂ、…は、Ｒ線接続ヒータ群とＳ線接続ヒータ群の両方に属しているものもあるが、どちらにも属していないものはない。本実施の形態に係るヒータの断線・劣化判定方法は、これらのヒータ群毎に独立して実施される。

Ｒ線接続ヒータ群については次のようにする。Ｒ線接続ヒータ群の中で、制御周期の中で他のヒータがＯＦＦしている中で１枚のヒータだけがＯＮしているときに、このヒータを判定対象のヒータとする。図１の（ウ）の例では、Ｒ線接続ヒータ群においては、符号１６で示されているタイミングで第３のヒータ２ｃだけがＯＮになっている。この第３のヒータ２ｃを判定対象とし、このタイミングでＲ線電流センサ７ｒにおいて電流を検出する。検出される電流は判定対象のヒータ２ｃに流れるヒータ電流である。このヒータ電流をヒータ情報１４に定義されている第３のヒータ２ｃの電流しきい値と比較し、電流しきい値と等しいか大きいときには正常と判定する。しかしながら電流しきい値より小さいときには判定対象のヒータ２ｃは劣化している、あるいは断線していると判定し、コントローラ８は警報を発する。Ｓ線接続ヒータ群についても同様に判定する。すなわちＳ線接続ヒータ群においては、制御周期において所定のタイミングで単独でＯＮしているヒータは第１のヒータ２ａであり、このタイミングは符号１７で示されている。これを判定対象のヒータとして、このタイミングでＳ線電流センサ７ｓで電流を検出する。検出されたヒータ電流を第１のヒータ２ａに対して定義されている電流しきい値と比較し、電流しきい値より小さければヒータが断線・劣化していると判定する。

ＰＷＭ制御を続けていると、加熱シリンダ１の温度が変化に応じて各ヒータ２ａ、２ｂ、…のデューティ比も適宜変化する。そうするとそれぞれのヒータ群について、制御周期において単独でＯＮになっているヒータも、変化する。そうすると、そのときにそれぞれのヒータ群において単独でＯＮになっているヒータを判定対象としてヒータの断線・劣化を判定する。つまり、Ｒ線接続ヒータ群において、上記の第３のヒータ３ｃ以外のヒータが制御周期内で単独でＯＮしているタイミングがあればそのヒータを判定対象としてヒータの断線・劣化を判定するし、Ｓ線接続ヒータ群においても同様に実施する。

図２によって、本発明の第２の実施の形態に係る射出成形機について説明する。本発明の第２の実施の形態に係る射出成形機は、第１の実施の形態に係る射出成形機１と類似しているので、同じ作用を奏する部材や機能ブロックについては第１の実施の形態に係る射出成形機１と同じ符号を付して説明を省略する。第２の実施の形態においては、ヒータ２ａ、２ｂ、…に電流を供給する三相交流電源５’が第１の実施の形態と相違している。つまり第２の実施の形態においては、三相交流電源５’はＹ結線されており、Ｒ、Ｓ、Ｔ相の各電流線であるＲ線、Ｓ線、Ｔ線と、中性点あるいはニュートラルのＮ線とからなる三相交流電線によってヒータ２ａ、２ｂ、…に電流が供給される。この実施の形態においては、各ヒータ２a、２ｂ、…は、Ｒ線、Ｓ線、Ｔ線のうちの所定の１本の電線と、Ｎ線とに接続されている。ただし、各ヒータ２a、２ｂ、…は第１の実施の形態と同様に、特定の電線に負荷が集中しないように分散して接続されている。具体的に説明すると、本実施の形態においては、図２の（ア）と（イ）の表に示されているように、第１のヒータ２ａはＲ線とＮ線に、第２のヒータ２ｂはＳ線とＮ線に、第３のヒータ２ｃはＴ線とＮ線に、第４のヒータ２ｄはＲ線とＮ線に、第５のヒータ２ｅはＳ線とＮ線に、そして第６のヒータ２ｆはＴ線とＮ線に、それぞれ接続されている。ところで、Ｙ線結線されている三相交流電線においてＮ線を除く３本の電線Ｒ、Ｓ、Ｔのうちの２本にヒータを接続することもできそうである。例えば、ヒータをＲ線とＳ線、Ｓ線とＴ線、あるいはＴ線とＲ線に接続するような場合である。このような場合には、Ｒ線とＳ線に接続されているヒータはＲ線またはＳ線に接続されているヒータ、Ｓ線とＴ線に接続されているヒータはＳ線またはＴ線に接続されているヒータ、Ｔ線とＲ線に接続されているヒータはＴ線またはＳ線に接続されているヒータとして考えればよく、それぞれの線に設けられている電流センサによってヒータ電流を測定できる。つまり、このような場合においても、当業者であれば容易に理解されるように、三相交流電源がΔ結線された第１の実施の形態に係る射出成形機と同じ方法でヒータの断線・劣化を判定できることになる。そこで以下では、このような特殊な接続方法については除外して、各ヒータ２ａ、２ｂ、…が、一方の端子がＮ線に接続され、他方の端子がＲ線、Ｓ線、Ｔ線のいずれかに接続されているという一般的な接続状態に限定して説明する。

第２の実施の形態においては、三相交流電線の各線に電流センサが設けられている。すなわちＲ線にＲ線電流センサ７ｒが、Ｓ線にＳ線電流センサ７ｓが、Ｔ線にＴ線電流センサ７ｔが、それぞれ設けられている。また、各線に電圧計１０ｔ、１０ｓ、１０ｒが設けられ、これらによって相電圧が測定されるようになっている。第２の実施の形態においてもそれぞれの線の相電流と相電圧とから全体の電力が計算されるようになっている。

第２の実施の形態に係る射出成形においても、各ヒータ２ａ、２ｂ、…はＰＷＭ制御によって制御されているが、このＰＷＭ制御を実施しながら本実施の形態に係るヒータの断線・劣化を判定する。これらのヒータ２ａ、２ｂ、…について、Ｒ線に接続されているヒータ２ａ、２ｄをＲ線接続ヒータ群とし、Ｓ線に接続されているヒータ２ｂ、２ｅをＳ線接続ヒータ群とし、Ｔ線に接続されているヒータ２ｃ、２ｆをＴ線接続ヒータ群とする。第２の実施の形態においては、各ヒータ２ａ、２ｂ、…は、いずれかのヒータ群に属しているが、重複して複数のヒータ群には属していない。それぞれのヒータ群について独立してヒータの断線・劣化を判定する。具体的には次のようにする。図２の（ウ）には、ＰＷＭ制御を実施しているときの所定の２回分の制御周期における第１、２、…６のヒータ２ａ、２ｂ、…の電流のＯＮ／ＯＦＦ状態が示されている。Ｒ線接続ヒータ群については、制御周期のうち符号１８で示されているタイミングで第１のヒータ２ａが単独でＯＮしている。このタイミングでＲ線電流センサ７ｒでヒータ電流を測定し、このヒータ２ａに設定されている電流しきい値と比較する。ヒータ電流が電流しきい値より小さいときにヒータが断線・劣化したと判定し警報を発生する。同様に、Ｔ線接続ヒータ群については、符号１９で示されているタイミングで第３のヒータ２ｃが単独でＯＮしている。このタイミングでＴ線電流センサ７ｔでヒータ電流を測定し、このヒータ２ｃに設定されている電流しきい値と比較する。ヒータ電流が電流しきい値より小さいときにヒータが断線・劣化したと判定し警報を発生する。Ｓ線接続ヒータ群についても同様に実施して、Ｓ線電流センサで検出されるヒータ電流を、電流しきい値と比較するようにする。

本実施の形態に係るヒータの断線・劣化判定方法においては、それぞれのヒータ群毎に独立してヒータの断線・劣化を判定しているので、判定は効率よく行える。しかしながら、任意のヒータ群について考えるとそのヒータ群に属するヒータのうち、他に比して大きいデューティー比で制御されているヒータしか判定対象とすることができない。そうすると判定対象のヒータが特定のヒータに偏ってしまう可能性が考えられる。しかしながら、劣化したヒータについてはこの方法によってほぼ確実に劣化判定できる。一般的にヒータＨは、図３において符号２０のグラフ示されているように、使用開始初期の劣化していない状態においてはヒータ電流Ｉｆは大きい。ヒータ電流Ｉｆが大きいので発熱量が大きく、制御周期におけるＯＮ時間は短くて済む。つまりデューティー比は小さい。しかしながら長時間使用して劣化すると符号２１のグラフで示されているように、ヒータＨのヒータ電流Ｉ’は低下してくる。つまり電流しきい値Ｉｓに近づく。そうすると必要な発熱量を確保するために制御周期におけるＯＮ時間が長くなる。つまりデューティー比が大きくなる。これによって、判定対象のヒータになり易い。つまりヒータ２ａ、２ｂ、…が劣化すると、必然的にデューティー比が大きくなって判定対象のヒータになるので、劣化したヒータはほぼ確実に断線・劣化判定できることになる。

次に他の実施の形態に係るヒータの断線・劣化判定方法について説明する。この方法も上で説明した方法と同様に、各ヒータ群のうち制御周期においてＯＮになっているヒータが１枚だけのタイミングにおいて、そのヒータを判定対象として断線・劣化判定をするが、この方法においては所望のヒータに対して、１枚だけＯＮになるタイミングが生じるようにする。これによって、いずれのヒータ２ａ、２ｂ、…についても、常に断線・劣化判定方法を実施することができる。この方法を実施する上で、ＰＷＭ制御として２種類の制御方法、つまり前半ＯＮ型制御と、後半ＯＮ型制御を用意する。前半ＯＮ型制御は、図４の（ア）に示されているように制御周期の開始時にＯＮし、デューティー比に応じてＯＦＦする制御方法である。この前半ＯＮ型制御では、制御周期の終了直前にはＯＦＦされた状態になっている。これに対して後半ＯＮ型制御は、図４の（イ）に示されているように制御周期の開始時にＯＦＦし、所定のタイミングでＯＮして制御周期の終了時にちょうどＯＮ時間がデューティー比に対応するように制御する。つまり後半ＯＮ型制御では制御周期の終了直前はＯＮされた状態になる。

この実施の形態に係るヒータの断線・劣化判定方法も、前記した第１、２の実施の形態に係る射出成形機のいずれにいおいても実施でき、どのヒータ群についても、任意のヒータについて判定対象とすることができる。説明を簡単にするために、ヒータ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅの全てが同一のヒータ群に属しているものとして説明する。このようなヒータ群のうち、判定対象としてヒータ２ｃを選択した場合、ヒータ２ｃについては後半ＯＮ型制御で、他のヒータ２ａ、２ｂ、…については前半ＯＮ型制御で温度制御するようにする。そうすると、図４の（ウ）に示されているように、制御周期の終了直前の時間ｔ１において、判定対象のヒータ２ｃだけがＯＮした状態になる。この状態で三相交流電源に設けられている電流センサでヒータ２ｃのヒータ電流を測定できるので、前実施の形態に係るヒータの断線・劣化方法と同様に電流しきい値と比較してヒータの断線・劣化を判定することができる。他のヒータ２ａ、２ｂ、…について判定対象にする場合は、その判定対象のヒータのみ後半ＯＮ型制御で制御し、他のヒータは前半ＯＮ型制御で制御する。以下同様にヒータの断線・劣化判定を実施する。

このようなヒータの断線・劣化判定方法においては、判定対象のヒータを後半ＯＮ型制御で、他のヒータを前半ＯＮ型制御で制御するように説明したが、逆にしてもよい。つまり判定対象のヒータを前半ＯＮ型制御で、他のヒータを後半ＯＮ型制御で制御するようにする。このようにすると制御周期の開始直後に判定対象のヒータだけがＯＮした状態になる。これによってヒータ電流を測定でき、ヒータの断線・劣化判定を実施することができる。

１ 加熱シリンダ ２ ヒータ
４ スイッチ ５ 三相交流電源
７ｒ、７ｓ、７ｔ Ｒ線、Ｓ線、Ｔ線電流センサ
８ コントローラ ９ 温度制御器
１３ ヒータ判定 １４ ヒータ情報

Claims (4)

1. 単相ヒータからなり、三相交流電線のＲ線、Ｓ線、Ｔ線のそれぞれに対する接続枚数が実質的に均等になるように前記三相交流電線に接続されている複数枚のヒータが、個別に設けられているスイッチによって独立してＰＷＭ制御されるようになっている射出成形機においてヒータの断線・劣化を判定するヒータの断線・劣化判定方法であって、
   前記ヒータの断線・劣化判定方法は、前記複数枚のヒータのうち前記Ｒ線に接続されているヒータ群をＲ線接続ヒータ群とし、そして前記Ｓ線に接続されているヒータ群をＳ線接続ヒータ群とし、前記ＰＷＭ制御を実施しながら、それぞれのヒータ群について独立して判定するようにし、
   前記Ｒ線接続ヒータ群は、これらの中の１枚のヒータだけＯＮのタイミングで、前記Ｒ線に設けられたＲ線電流センサにおいて測定される電流が、該１枚のヒータに設定されている電流しきい値より小さいときにヒータが劣化・断線していると判定し、
   前記Ｓ線接続ヒータ群は、これらの中の１枚のヒータだけＯＮのタイミングで、前記Ｓ線に設けられたＳ線電流センサにおいて測定される電流が、該１枚のヒータに設定されている電流しきい値より小さいときにヒータが劣化・断線していると判定することを特徴とする射出成形機のヒータの断線・劣化判定方法。
2. 請求項１に記載のヒータの断線・劣化判定方法において、前記複数枚のヒータのうち前記Ｔ線に接続されているヒータ群はＴ線接続ヒータ群とし、前記Ｔ線接続ヒータ群は、これらの中の１枚のヒータだけＯＮのタイミングで、前記Ｔ線に設けられたＴ線電流センサにおいて測定される電流が、該１枚のヒータに設定されている電流しきい値より小さいときにヒータが劣化・断線していると判定することを特徴とする射出成形機のヒータの断線・劣化判定方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、前記ＰＷＭ制御は前半ＯＮ型制御と後半ＯＮ型制御の２種類からなり、
   前記前半ＯＮ型制御は制御周期の開始時にＯＮし、そしてデューティー比に相当するＯＮ時間後にＯＦＦするように制御し、
   前記後半ＯＮ型制御は制御周期の開始時にＯＦＦし、そして所定のタイミングでＯＮして制御周期の終了時にデューティー比に相当するＯＮ時間が得られるように制御し、
   前記それぞれのヒータ群において任意の１枚のヒータを判定するとき、該１枚のヒータについて前記前半ＯＮ型制御と前記後半ＯＮ型制御のうちの一方の制御を実施し、そしてヒータ群の他のヒータは他方の制御を実施し、それによって前記任意の１枚のヒータのみがＯＮになるタイミングを設け、該任意の１枚のヒータの断線・劣化を判定することを特徴とする射出成形機のヒータの断線・劣化判定方法。
4. 請求項１〜３のいずれかの項に記載の方法において、前記複数枚のヒータの合計電力も計算することを特徴とする射出成形機のヒータの断線・劣化判定方法。

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