DE112021005268T5

DE112021005268T5 - Zustandsbestimmungsvorrichtung und zustandsbestimmungsverfahren

Info

Publication number: DE112021005268T5
Application number: DE112021005268.3T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Horiuchi
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-10-05
Filing date: 2021-10-04
Publication date: 2023-08-03
Also published as: CN116234673A; WO2022075244A1; JPWO2022075244A1; US20230405902A1

Abstract

Eine Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 weist eine Datenerlangungseinheit 100, die dazu eingerichtet ist, die Anzahl der Herstellungen und Daten im Zusammenhang mit einer bestimmten physikalischen Größe als Daten, die einen Zustand im Zusammenhang mit einer Spritzgussmaschine 4 angeben, zu erlangen, eine Merkmalsgrößenberechnungseinheit 110, die dazu eingerichtet ist, auf Basis der Daten im Zusammenhang mit der physikalischen Größe eine Merkmalsgröße, die ein Merkmal eines Zustands der Spritzgussmaschine 4 angibt, zu berechnen, eine Statistikdatenberechnungseinheit 120, die dazu eingerichtet ist, auf Basis der berechneten Merkmalsgröße eine Statistik gemäß einer Statistikbedingung, die eine Statistikfunktion zum Berechnen einer bestimmten Statistik aus einer bestimmten Merkmalsgröße enthält, als Statistikdaten zu berechnen, eine Regressionsanalyseeinheit 130, die dazu eingerichtet ist, auf Basis der Statistikdaten und der Anzahl der Herstellungen eine Regressionsanalyse unter Verwendung einer bestimmten Regressionsformel vorzunehmen und einen Koeffizienten der bestimmten Regressionsformel zu berechnen, und eine Bestimmungseinheit 140, die dazu eingerichtet ist, unter Verwendung der Regressionsformel eine Anzahl von Herstellungen oder ein Datum und eine Zeit zu bestimmen, wobei bei der Anzahl der Herstellungen oder zu dem Datum und der Zeit ein vorherbestimmter Warnwert erreicht wird, auf.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zustandsbestimmungsvorrichtung und ein Zustandsbestimmungsverfahren im Zusammenhang mit einer Spritzgussmaschine.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bei der Herstellung eines Formprodukts durch eine Spritzgussmaschine wird vorab eine Bestimmungsbedingung im Zusammenhang mit dem Formen festgelegt und die Qualität des Formprodukts unter Verwendung der Bestimmungsbedingung bestimmt. Wenn zum Beispiel eine Produktionscharge des Harzes, das ein Material des Formprodukt ist, geändert wird, schwankt ein Plastifizierungszustand des Harzes in einem Spritzzylinder, was bei dem Formprodukt einen Mangel verursachen kann. Zudem kann es bei dem Formprodukt aufgrund einer Abnutzung eines Teils wie etwa einer Schnecke und eines Austritts von Schmierfett in einem beweglichen Abschnitt zu einem Mangel kommen. Daher wird auf Basis von Veränderungen einer Einspritzzeit oder eines Spitzendrucks in einem Einspritzprozess und einer Merkmalsgröße wie etwa einer Wägezeit oder einer Wägeposition in einem Wägeprozess eines Formungszyklus bestimmt, ob ein Formungszustand, der aufgrund einer Veränderung im Zeitverlauf oder einer Veränderung der Umgebung schwankt, normal oder abnormal (mangelhaft) ist.
Selbst wenn bei der Merkmalsgröße ein geringer Unterschied im Vergleich zu dem optimalen Plastifizierungszustand des Harzes vorliegt, muss bei dem Formprodukt nicht notwendigerweise eine Anomalie auftreten, solange der Unterschied nicht wesentlich ist. Daher wird für die Bestimmungsbedingung der Merkmalsgröße üblicherweise ein zulässiger Bereich eingerichtet. Beispielsweise offenbart das Patentdokument 1, dass die Qualitätsbestimmung auf Basis eines Höchst- und eines Mindestwerts, die in jedem Formungszyklus detektiert werden, vorgenommen wird. Außerdem offenbaren die Patentdokumente 2 bis 4, dass eine Merkmalsgröße (zum Beispiel der tatsächliche Wert/die Betriebsdaten einer Einspritzzeit, eines Spitzendrucks, einer Wägeposition usw.) aus Zeitreihendaten berechnet wird, die Normalität (kein mangelhaftes Produkt) oder die Anomalie (mangelhaftes Produkt) auf Basis eines zulässigen Bereichs eines Bezugswerts, einer Abweichung von dem Bezugswert, eines Durchschnittswerts, einer Standardabweichung usw. im Zusammenhang mit der berechneten Merkmalsgröße bestimmt wird und die entsprechende Information als Alarm (die Möglichkeit, dass bei dem Formprodukt ein Mangel aufgetreten ist) gemeldet wird.
LITERATURLISTE
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: JP H02-106315 A
Patentdokument 2: JP H06-231327 A
Patentdokument 3: JP 2002-079560 A
Patentdokument 4: JP 2003-039519 A

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
PROBLEM, DAS DIE ERFINDUNG LÖSEN SOLL
Es gibt verschiedene Faktoren, die eine Anomalie (einen Mangel) bei einer Spritzgussmaschine oder einem Formprodukt verursachen, einschließlich zufälliger Faktoren und Mittel- und Langzeitfaktoren. Beispiele für zufällige Faktoren umfassen einen Sensorschaden, das Eindringen von Fremdkörpern in einen beweglichen Abschnitt, das Eindringen von Fremdkörpern in ein Herstellungsmaterial, einen Bedienungsfehler durch einen Betreiber usw. Beispiele für Mittel- und Langzeitfaktoren umfassen andererseits einen Verschleiß, eine Abnutzung und eine Verschlechterung eines mechanischen Elements (einen Verschleiß einer Schnecke, eine Abnutzung eines Bands, einen Austritt von Schmierfett in einem beweglichen Abschnitt, eine Alterungsverschlechterung einer elektrischen Komponente, einen Verschleiß einer Gussform usw.) oder eine Veränderung einer Herstellungsumgebung (eine Verschlechterung eines Herstellungsmaterials (Harzes), eine Änderung einer Harzcharge usw.). Die zufälligen Faktoren und die Mittel- und Langzeitfaktoren unterscheiden sich nicht nur hinsichtlich der Länge de Zeit, bis die Anomalie auftritt, sondern auch in der Veränderung eines Formungszustands (eines Herstellungszustands), bis die Anomalie auftritt.
Herkömmlich wird die Normalität oder Anomalie eines Formungszustands in Echtzeit auf Basis von Herstellungsinformationen oder einer Merkmalsgröße, die während des tatsächlichen Formens erhalten wurde, bestimmt. Daher wird die Herstellung des Formprodukts im Fall einer schwerwiegenden Anomalie wie einem Schaden an einem beweglichen Abschnitt oder einer Gussform der Spritzgussmaschine zu dem Zeitpunkt, zu dem die Anomalie erfasst wird, ungewollt angehalten. Was die Wiederaufnahme der Herstellung des Formprodukts in einer solchen Situation betrifft, besteht das Problem, dass es lange Zeit benötigt, um die Maschine wiederherstellen, und etwa ein Ersatzteil bestellt werden muss. Und selbst wenn kein ernstes Problem wie etwa ein Schaden an einem mechanischen Teil herbeigeführt wird, wird eine große Anzahl an mangelhaften Produkten erzeugt werden, wenn das Auftreten der Anomale verspätet bemerkt wird, was zu einem starken Anstieg der Produktionskosten wie etwa der Entsorgung der mangelhaften Produkte und der Materialkosten führt. Daher ist es nötig, ein Anzeichen für die Anomalie in einem frühen Stadium zu erfassen.
Was eine solche Situation betrifft, kann auch in einem Zustand, in dem keine Anomalie aufgetreten ist, eine vorbeugende Wartung durch periodisches Überholen und Überprüfen der Maschine vorgenommen werden. Doch für das Überholen muss der Betrieb der Maschine angehalten werden. Daher ist erwünscht, soweit als möglich in einem normalen Zustand ohne Anhalten der Maschine zu bestimmen, ob der Formungszustand normal oder abnormal ist, und die Betriebsrate der Maschine zu verbessern.
Außerdem schreiten der Verschleiß und die Korrosion der Schnecke oder der Gussform über einen langen Zeitraum hinweg langsam voran und führen zu einer Anomalie eines Formungszustands wie etwa dem Auftreten eines mangelhaften Produkts oder einem Bruch eines mechanischen Teils. Daher ist es nötig, die Zeit, zu der der Formungszustand abnormal werden wird, vorherzusagen und die Spritzgussmaschine zu überprüfen und eine Wartungstätigkeit vorzunehmen, bevor die Anomalie auftritt.
Wie oben beschrieben wurde, besteht ein Bedarf an einer Technik zur vorbeugenden Wartung, die eine frühzeitige Erfassung einer Anomalie bei einem Formungszustand (eines abnormalen Formens) ermöglicht.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Eine Zustandsbestimmungsvorrichtung nach der Erfindung berechnet auf Basis von Zeitreihendaten im Zusammenhang mit einem Formungsbetrieb einer Spritzgussmaschine (zum Beispiel dem Druck, dem Strom, der Geschwindigkeit usw.) und der Anzahl der Herstellungen (der Anzahl der Schüsse) eine Merkmalsgröße der Zeitreihendaten für jeden Formungsprozess (einen Spitzenwert in dem Formungsprozess usw.) und berechnet für mehrere der berechneten Merkmalsgrößen unter Verwendung einer Statistikfunktion eine Statistik. Dann wird die berechnete Merkmalsgröße einer Regressionsanalyse unterzogen, um eine Regressionsformel zu berechnen und wird „die Anzahl der Herstellungen oder das Datum und die Zeit“, bei der/denen ein Schätzwert, der durch die berechnete Regressionsformel ermittelt wurde, „einen vorherbestimmten Warnwert, der ein abnormales Formen angibt“ erreicht, ermittelt.
Außerdem handelt es sich bei einem Aspekt der Erfindung um eine Zustandsbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen eines Formungszustands in einer Spritzgussmaschine, wobei die Zustandsbestimmungsvorrichtung eine Datenerlangungseinheit, die dazu eingerichtet ist, die Anzahl der Herstellungen und Daten im Zusammenhang mit einer bestimmten physikalischen Größe als Daten, die einen Zustand im Zusammenhang mit der Spritzgussmaschine angeben, zu erlangen, eine Merkmalsgrößenberechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, auf Basis der Daten im Zusammenhang mit der physikalischen Größe eine Merkmalsgröße, die ein Merkmal eines Zustands der Spritzgussmaschine angibt, zu berechnen, eine Merkmalsgrößenspeichereinheit, die dazu eingerichtet ist, die Merkmalsgröße und die Anzahl der Herstellungen zu verbinden und zu speichern, eine Statistikbedingungsspeichereinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Statistikbedingung, die wenigstens eine Statistikfunktion zum Berechnen einer bestimmten Statistik aus einer bestimmten Merkmalsgröße enthält, zu speichern, eine Statistikdatenberechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, auf Basis der Merkmalsgröße, die in der Merkmalsgrößenspeichereinheit gespeichert ist, unter Bezugnahme auf eine Statistikbedingung, die in der Statistikbedingungsspeichereinheit gespeichert ist, eine Statistik als Statistikdaten zu berechnen, eine Statistikdatenspeichereinheit, die dazu eingerichtet ist, die Statistikdaten und die Anzahl der Herstellungen zu verbinden und zu speichern, eine Regressionsanalyseeinheit, die dazu eingerichtet, ist, auf Basis der Statistikdaten und der Anzahl der Herstellungen, die in der Statistikdatenspeichereinheit gespeichert sind, eine Regressionsanalyse unter Verwendung einer bestimmten Regressionsformel vorzunehmen und einen Koeffizienten der bestimmten Regressionsformel zu berechnen, und eine Bestimmungseinheit, die dazu eingerichtet ist, unter Verwendung einer Regressionsformel, die durch die Regressionsanalyseeinheit erhalten wurde, eine Anzahl von Herstellungen oder ein Datum und eine Zeit zu bestimmen, wobei bei der Anzahl der Herstellungen oder zu dem Datum und der Zeit ein Warnwert, der eine vorherbestimmte Formungsanomalie angibt, erreicht wird, aufweist.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung handelt es sich um ein Zustandsbestimmungsverfahren zum Bestimmen eines Formungszustands in einer Spritzgussmaschine, wobei das Zustandsbestimmungsverfahren einen Schritt des Erlangens der Anzahl der Herstellungen und von Daten im Zusammenhang mit einer bestimmten physikalischen Größe als Daten, die einen Zustand im Zusammenhang mit der Spritzgussmaschine angeben, einen Schritt des Berechnens einer Merkmalsgröße, die ein Merkmal eines Zustands der Spritzgussmaschine angibt, auf Basis der Daten im Zusammenhang mit der physikalischen Größe, einen Schritt des Berechnens einer Statistik als Statistikdaten gemäß einer Statistikbedingung, die wenigstens eine Statistikfunktion zum Berechnen einer bestimmten Statistik aus einer bestimmten Merkmalsgröße enthält, auf Basis der Merkmalsgröße, einen Schritt des Vornehmens einer Regressionsanalyse unter Verwendung einer bestimmten Regressionsformel auf Basis der Statistikdaten und der Anzahl der Herstellungen und des Berechnens eines Koeffizienten der bestimmten Regressionsformel, und einen Schritt des Bestimmens der Anzahl der Herstellungen oder eines Datums und einer Zeit unter Verwendung der in diesem Schritt erhaltenen Regressionsformel, wobei bei der Anzahl der Herstellungen oder zu dem Datum und der Zeit ein Warnwert, der eine vorherbestimmte Formungsanomalie angibt, erreicht wird, ausführt.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Nach einem Aspekt der Erfindung kann eine Veränderung eines Formungszustands bis zum Auftreten einer Anomalie auf Basis einer Statistik, die ein Merkmal als Zeitreihendaten, welche durch das tatsächliche Formen erhalten wurden, angibt, ermittelt werden, eine Anzahl von Herstellungen oder ein Datum und eine Zeit, bei der/denen in der Zukunft voraussichtlich ein abnormales Formen auftritt, detektiert werden, und eine vorbeugende Wartung durchgeführt werden.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Hardwareaufbaudiagramm einer Zustandsbestimmungsvorrichtung nach einer Ausführungsform;
2 ist ein schematisches Aufbaudiagramm einer Spritzgussmaschine;
3 ist ein schematisches Funktionsblockdiagramm einer Zustandsbestimmungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform;
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Formungszyklus zum Herstellen eines Formprodukts darstellt;
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für das Berechnen einer Merkmalsgröße aus einem Element von Zeitreihendaten darstellt;
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für das Berechnen einer Merkmalsgröße aus zwei oder mehr Elementen von Zeitreihendaten darstellt;
7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für Statistikbedingungen zeigt;
8A ist ein Diagramm, das eine Kurve zeigt, auf der eine Merkmalsgröße für jeden Schuss graphisch dargestellt ist;
8B ist ein Diagramm, das eine Kurve zeigt, auf der Statistikdaten, die aus einer Merkmalsgröße berechnet wurden, graphisch dargestellt sind;
9 ist ein Diagramm, das eine Kurve einer Regressionsformel zeigt;
10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Warnanzeige durch eine Bestimmungseinheit zeigt;
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Bildschirmdarstellung zur Eingabe von Statistikbedingungen darstellt; und
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem den Statistikbedingungen Formungszustände hinzugefügt wurden.

WEISE(N) ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nachstehend Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden.
1 ist ein schematisches Hardwareaufbaudiagramm, das wesentliche Teile einer Zustandsbestimmungsvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Beispielsweise kann die Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 nach der vorliegenden Ausführungsform als eine Steuerung, die eine Spritzgussmaschine 4 auf Basis eines Steuerprogramms steuert, ausgeführt werden. Außerdem kann die Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 nach der vorliegenden Ausführungsform in einem Personal Computer, der einer Steuerung, die die Spritzgussmaschine 4 auf Basis eines Steuerprogramms steuert, angegliedert ist, einem Personal Computer, der über ein drahtgebundenes/drahtloses Netzwerk mit der Steuerung verbunden ist, einem Zellencomputer, einem Fog-Computer 6 oder einem Cloud-Server 7 eingerichtet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel gezeigt, bei dem die Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 in einem Personal Computer, der über ein Netzwerk 9 mit einer Steuerung 3 verbunden ist, eingerichtet ist.
Eine CPU 11, mit der die Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 nach der vorliegenden Ausführungsform versehen ist, ist ein Prozessor, der die Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 als Ganzes steuert. Die CPU 11 liest ein Systemprogramm, das in einem ROM 12 gespeichert ist, über einen Bus 22 und steuert die gesamte Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 gemäß dem Systemprogramm. Ein RAM 13 speichert temporäre Berechnungsdaten, Anzeigedaten, verschiedene Daten, die von außen eingegeben wurden, usw. vorübergehend.
Ein nichtflüchtiger Speicher 14 weist zum Beispiel einen durch eine Batterie (nicht dargestellt) gestützten Speicher, ein SSD (Solid State Laufwerk) usw. auf und behält seinen Speicherzustand auch dann bei, wenn die Stromversorgung der Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 ausgeschaltet ist. Der nichtflüchtige Speicher 14 speichert Daten, die über eine Schnittstelle 15 von einer externen Vorrichtung 72 gelesen wurden, Daten, die über eine Schnittstelle 18 von einer Eingabevorrichtung 71 eingegeben wurden, Daten, die über das Netzwerk 9 von der Spritzgussmaschine 4 erlangt wurden, usw. Beispielsweise können die gespeicherten Daten im Zusammenhang mit physikalischen Größen wie etwa einem Motorstrom, einer Spannung, einem Drehmoment, einer Position, einer Geschwindigkeit und einer Beschleunigung einer Antriebseinheit, einem Druck in einer Gussform, einer Temperatur des Spritzzylinders, einer Harzdurchflussmenge, einer Harzfließgeschwindigkeit und einer Schwingung und einem Geräusch der Antriebseinheit, die durch verschiedene Sensoren 5, welche an der durch die Steuerung 3 gesteuerten Spritzgussmaschine 4 angebracht sind, detektiert wurden, umfassen. Die Daten, die in dem nichtflüchtigen Speicher 14 gespeichert sind, können während der Ausführung/Verwendung in den RAM 13 geladen werden. Ferner sind verschiedene Systemprogramme wie etwa wohlbekannte Analyseprogramme vorab in den ROM 12 geschrieben.
Die Schnittstelle 15 ist eine Schnittstelle, um die CPU 11 der Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 und die externe Vorrichtung 72 wie etwa ein externes Speichermedium zu verbinden. Von Seiten der externen Vorrichtung 72 her können zum Beispiel Systemprogramme, Programme, Parameter usw. im Zusammenhang mit einem Betrieb der Spritzgussmaschine 4 geladen werden. Außerdem können Daten usw., die auf Seiten der Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 erzeugt/bearbeitet wurden, über die externe Vorrichtung 72 in einem externen Speichermedium wie etwa einer CF-Karte oder einem USB-Speicher (nicht dargestellt) gespeichert werden.
Eine Schnittstelle 20 ist eine Schnittstelle, um die CPU der Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 und das drahtgebundene oder drahtlose Netzwerk 9 zu verbinden. Beispielsweise kann das Netzwerk 9 Kommunikationen unter Verwendung von Techniken wie einer seriellen Kommunikation wie etwa RS-485, Ethernet (eingetragenes Warenzeichen), einer optischen Kommunikation, eines drahtlosen LAN, Wi-Fi (eingetragenes Warenzeichen), Bluetooth (eingetragenes Warenzeichen) usw. vornehmen. Die Steuervorrichtung 3 zum Speichern der Spritzgussmaschine 4, der Fog-Computer 6, der Cloud-Server 7 usw. sind mit dem Netzwerk verbunden und nehmen einen Datenaustausch mit der Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 vor.
Die einzelnen Datenelemente, die in einen Speicher gelesen wurden, Daten, die als Ergebnis der Ausführung eines Programms erhalten wurden, usw. werden über eine Schnittstelle 17 an eine Anzeigevorrichtung 70 ausgegeben und daran angezeigt. Außerdem überträgt die Eingabevorrichtung 71, die eine Tastatur, eine Zeigevorrichtung usw. aufweist, Befehle, Daten usw., die auf einer Betätigung durch einen Betreiber beruhen, über die Schnittstelle 18 zu der CPU 11.
2 ist ein schematisches Aufbaudiagramm der Spritzgussmaschine 4. Die Spritzgussmaschine 4 weist hauptsächlich eine Formschließeinheit 401 und eine Einspritzeinheit 402 auf. Die Formschließeinheit 401 weist eine bewegliche Aufspannplatte 416 und eine stationäre Aufspannplatte 414 auf. Außerdem ist an der beweglichen Aufspannplatte 416 eine bewegliche Gussform 412 angebracht und an der stationären Aufspannplatte 414 eine stationäre Gussform 411 angebracht. Die Einspritzeinheit 402 wiederum weist einen Spritzzylinder 426, einen Trichter 436 zum Speichern eines Harzmaterials, das dem Spritzzylinder 426 zugeführt wird, und eine Düse 440, die an einer Spitze des Spritzzylinders 426 bereitgestellt ist, auf. In einem Formungszyklus zum Herstellen eines einzelnen Formprodukts nimmt die Formschließeinheit 401 durch Bewegen der beweglichen Aufspannplatte Tätigkeiten zum Formschließen/Formfestspannen vor und presst die Einspritzeinheit 402 die Düse 440 gegen die stationäre Gussform 411 und spritzt dann Harz in die Gussform ein. Diese Tätigkeiten werden durch Befehle von der Steuerung 3 gesteuert.
Außerdem sind die Sensoren 5 an entsprechenden Abschnitten der Spritzgussmaschine 4 angebracht und werden physikalische Größen wie etwa ein Motorstrom, eine Spannung, ein Drehmoment, eine Position, eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung der Antriebseinheit, ein Druck im Inneren der Gussform, eine Temperatur des Spritzzylinders 426, eine Harzdurchflussmenge, eine Harzfließgeschwindigkeit, eine Schwingung und ein Geräusch der Antriebseinheit detektiert und an die Steuervorrichtung 3 gesendet. In der Steuervorrichtung 3 wird jede der detektierten physikalischen Größen in dem RAM, dem nichtflüchtigen Speicher oder dergleichen (nicht dargestellt) gespeichert und wie erforderlich über das Netzwerk 9 an die Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 gesendet.
3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das Funktionen der Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Jede Funktion, die in der Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 bereitgestellt ist, wird umgesetzt, indem die CPU 11, mit der die in 1 dargestellte Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 versehen ist, ein Systemprogramm ausführt und eine Tätigkeit der einzelnen Einheiten der Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 steuert.
Die Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform weist eine Datenerlangungseinheit 100, eine Merkmalsgrößenberechnungseinheit 110, eine Statistikdatenberechnungseinheit 120, eine Regressionsanalyseeinheit 130 und eine Bestimmungseinheit 140 auf. Außerdem sind in dem RAM 13 oder dem nichtflüchtigen Speicher 14 der Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 vorab eine Erlangungsdatenspeichereinheit 300 als Bereich, um Daten, die durch die Datenerlangungseinheit 100 von der Steuerung 3 usw. erlangt wurden, zu speichern, eine Merkmalsgrößenspeichereinheit 310 als Bereich, um eine Merkmalsgröße, die durch die Merkmalsgrößenberechnungseinheit 110 berechnet wurde, zu speichern, eine Statistikbedingungsspeichereinheit 320, um vorab eine Statistikbedingung bei der Berechnung der Statistikdaten durch die Statistikdatenberechnungseinheit 120 zu speichern, eine Statistikdatenspeichereinheit 330 als Bereich, um Statistikdaten, die durch die Statistikdatenberechnungseinheit 120 berechnet wurden, zu speichern, und eine Regressionskoeffizientenspeichereinheit 340 als Bereich, um einen Koeffizienten einer bestimmten Regressionsformel, die durch die Regressionsanalyseeinheit 130 berechnet wurde, zu speichern, vorbereitet.
Die Datenerlangungseinheit 100 wird umgesetzt, indem die CPU 11, mit der die in 1 dargestellte Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 versehen ist, ein von dem ROM 12 gelesenes Systemprogramm ausführt und hauptsächlich durch die CPU 11 eine arithmetische Verarbeitung unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 und eine Eingangssteuerverarbeitung durch die Schnittstelle 15, 18 oder 20 durchgeführt wird. Die Datenerlangungseinheit 100 erlangt Daten im Zusammenhang mit den physikalischen Größen wie etwa dem Motorstrom, der Spannung, dem Drehmoment, der Position, der Geschwindigkeit und der Beschleunigung der Antriebseinheit, dem Druck in der Gussform, der Temperatur des Spritzzylinders 426, der Durchflussmenge des Harzes, der Fließgeschwindigkeit des Harzes und einer Schwingung und einem Geräusch der Antriebseinheit, die durch die Sensoren 5, die an der Spritzgussmaschine 4 angebracht sind, detektiert wurden. Die Daten im Zusammenhang mit den physikalischen Größen, die durch die Datenerlangungseinheit 100 erlangt werden, können sogenannte Zeitreihendaten sein, die Werte der physikalischen Größen für jeden bestimmten Zyklus angeben. Bei der Erlangung der Daten im Zusammenhang mit den physikalischen Größen erlangt die Datenerlangungseinheit 100 auch die Anzahl der Herstellungen (die Anzahl der Schüsse) bei der Detektion der physikalischen Größen. Die Anzahl der Herstellungen (die Anzahl der Schüsse) kann die Anzahl der Herstellungen (die Anzahl der Schüsse) nach der Vornahme einer vorhergehenden Wartung sein. Die Datenerlangungseinheit 100 kann Daten über das Netzwerk 9 direkt von der Steuerung 3, die die Spritzgussmaschine 4 steuert, erlangen. Die Datenerlangungseinheit 100 kann Daten, die durch die externe Vorrichtung 72, den Fog-Computer 6, den Cloud-Server 7 usw. erlangt und gespeichert wurden, erlangen. Die Datenerlangungseinheit 100 kann Daten im Zusammenhang mit physikalischen Größen für jeden Prozess, der in einem Formungszyklus durch die Spritzgussmaschine 4 enthalten ist, erlangen. 4 ist ein Diagramm, das einen Formungszyklus zum Herstellen eines Formprodukts darstellt. In 4 werden ein Formschließprozess, ein Formöffnungsprozess und ein Auswurfprozess, die Prozesse in schraffierten Rahmen sind, durch einen Betrieb der Formschließeinheit 401 durchgeführt. Außerdem werden ein Einspritzprozess, ein Druckhalteprozess, ein Wägeprozess, ein Druckverminderungsprozess und ein Abkühlprozess, die weiß umgebene Prozesse sind, durch einen Betrieb der Einspritzeinheit 402 durchgeführt. Die Datenerlangungseinheit 100 erlangt die Daten im Zusammenhang mit physikalischen Größen so, dass jeder dieser Prozesse unterschieden werden kann. Die durch die Datenerlangungseinheit 100 erlangten Daten im Zusammenhang mit den physikalischen Größen werden in der Erlangungsdatenspeichereinheit 300 gespeichert.
Die Merkmalsgrößenberechnungseinheit 110 wird umgesetzt, indem die CPU 11, mit der die in 1 dargestellte Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 versehen ist, ein von dem ROM 12 gelesenes Systemprogramm ausführt und hauptsächlich durch die CPU 11 eine arithmetische Verarbeitung unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 durchgeführt wird. Die Merkmalsgrößenberechnungseinheit 110 berechnet für jeden Prozess, der in dem Formungszyklus der Spritzgussmaschine 4 enthalten ist, auf Basis von Daten im Zusammenhang mit physikalischen Größen, die durch die Datenerlangungseinheit 100 erlangt wurden und einen Zustand der Spritzgussmaschine 4 angeben, eine Merkmalsgröße von Daten im Zusammenhang mit physikalischen Größen (der Einspritzzeit, dem Spitzendruck und einer Position in dem Einspritzprozess, an der der Spitzendruck erreicht wird, einem Wägedruckspitzenwert und einer Wägeendposition in dem Wägeprozess, einer Formschließzeit in dem Formschließprozess, einer Formöffnungszeit in dem Formöffnungsprozess usw.). Die durch die Merkmalsgrößenberechnungseinheit 110 berechnete Merkmalsgröße gibt ein Merkmal eines Zustands jedes Prozesses der Spritzgussmaschine 4 an. 5 ist eine Kurve, die eine Druckveränderung während des Einspritzprozesses angibt. In 5 gibt t1 eine Beginnzeit des Einspritzprozesses und t3 eine Abschlusszeit des Einspritzprozesses an. Der Druck wird durch die Steuerung 3, die die Spritzgussmaschine 4 steuert, so gesteuert, dass der Druck zu steigen beginnt, wenn Harz in dem Spritzzylinder in die Gussform gespritzt wird, und dann einen bestimmten Zieldruck P erreicht. Der bestimmte Zieldruck P wird von dem Betreiber unter visueller Prüfung einer Betriebsbildschirmanzeige, die an der Anzeigevorrichtung 70 angezeigt wird, und Betätigung der Eingabevorrichtung 71 vorab manuell als Befehl, der auf einer Bedienung durch den Betreiber beruht, festgelegt. Wie in 5 dargestellt ist, berechnet die Merkmalsgrößenberechnungseinheit 110 einen Spitzenwert der Zeitreihendaten, die den während des Einspritzprozesses erlangten Druck angeben, und benutzt den Spitzenwert als Merkmalsgröße des Spitzendrucks in dem Einspritzprozess.
6 ist eine Kurve, die eine Veränderung des Drucks und eine Veränderung der Schneckenposition während des Einspritzprozesses darstellt. Wie in 6 dargestellt ist, berechnet die Merkmalsgrößenberechnungseinheit 110 den Spitzendruck in dem Einspritzprozess, berechnet dann eine Schneckenposition zu einem Zeitpunkt t2 des Erreichens des Spitzendrucks, zu dem der Spitzendruck erreicht wird, und verwendet diese Schneckenposition als Merkmalsgröße einer Spitzendruckerreichsposition in dem Einspritzprozess. Auf diese Weise kann die durch die Merkmalsgrößenberechnungseinheit 110 berechnete Merkmalsgröße auf Basis von Daten im Zusammenhang mit einer bestimmten physikalischen Größe in einem bestimmten Prozess berechnet werden oder aus Daten im Zusammenhang mit mehreren physikalischen Größen in einem bestimmten Prozess berechnet werden. Die Merkmalsgröße, die durch die Merkmalsgrößenberechnungseinheit 110 berechnet wurde, wird in Verbindung mit der Anzahl der Herstellungen (der Anzahl der Schüsse) durch die Spritzgussmaschine 4 in der Merkmalsgrößenspeichereinheit 310 gespeichert.
Die Statistikdatenberechnungseinheit 120 wird umgesetzt, indem die CPU 11, mit der die in 1 dargestellte Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 versehen ist, ein von dem ROM 12 gelesenes Systemprogramm ausführt und hauptsächlich durch die CPU 11 eine arithmetische Verarbeitung unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 durchgeführt wird. Die Statistikdatenberechnungseinheit 120 berechnet auf Basis einer Merkmalsgröße, die durch die Merkmalsgrößenberechnungseinheit 110 berechnet wurde und ein Merkmal eines Zustands der Spritzgussmaschine 4 ist, Statistikdaten, die eine Statistik der Merkmalsgröße sind. Die Statistikdatenberechnungseinheit 120 nimmt bei der Berechnung der Statistikdaten auf eine Statistikbedingung, die in der Statistikbedingungsspeichereinheit 320 gespeichert ist, Bezug.
Die Statistikbedingungen, die in der Statistikbedingungsspeichereinheit 320 gespeichert sind, definieren Bedingungen für das Berechnen einer Statistik (z.B. eines Durchschnittswerts, einer Streuung usw.) aus einer Merkmalsgröße. 7 zeigt ein Beispiel für die Statistikbedingungen, die in der Statistikbedingungsspeichereinheit 320 gespeichert sind. Wie in 7 dargestellt ist, verbinden die Statistikbedingungen eine Merkmalsgröße mit einer Statistikfunktion zum Berechnen einer Statistik aus der Merkmalsgröße. Wie in 7 dargestellt ist, können die Statistikbedingungen für jeden Prozess, der in einem Formungszyklus enthalten ist, definiert sein. Außerdem können die Statistikbedingungen wie in 7 dargestellt die Anzahl der Samples der Merkmalsgröße beim Berechnen der Statistik enthalten. Zum Beispiel kann die Statistikfunktion, die in einer Statistikbedingung enthalten ist, ein gewichteter Mittelwert, ein arithmetischer Mittelwert, ein gewichteter harmonischer Mittelwert, ein harmonischer Mittelwert, ein getrimmter Mittelwert, ein logarithmischer Mittelwert, ein quadratischer Mittelwert, ein Mindestwert, ein Höchstwert, ein Medianwert, ein gewichteter Medianwert, ein Moduswert usw. sein. Es ist möglich, vorab einen Versuchsbetrieb der Spritzgussmaschine 4 durchzuführen, eine Korrelation zwischen einem Formungszustand eines Formprodukts durch die Spritzgussmaschine 4 und jeder Statistik, die aus der Merkmalsgröße berechnet wurde, zu analysieren und auf Basis ihres Analyseergebnisses eine passende Statistikfunktion als die Statistikfunktion zu wählen. Wenn sich zum Beispiel ein Höchstwert einer bestimmten Merkmalsgröße verändert, wenn sich der Formungszustand des Formprodukts durch die Spritzgussmaschine 4 verändert, kann der Höchstwert als die Statistikfunktion für das Berechnen einer Statistik der Merkmalsgröße verwendet werden. Außerdem kann dann, wenn in mehreren Merkmalsgrößen ein Ausreißer, der deutlich von einem Durchschnittswert einer Merkmalsgröße abweicht, enthalten ist, ein gewichteter Medianwert, ein Moduswert usw., der für einen Einfluss durch den Ausreißer weniger empfänglich ist, als Statistikfunktion gewählt werden. Ferner kann zum Beispiel dann, wenn sich ein Wert einer bestimmten Merkmalsgröße verändert, wenn sich der Formungszustand des Formprodukts durch die Spritzgussmaschine 4 verändert, eine Standardabweichung als Statistikfunktion zum Berechnen einer Statistik der Merkmalsgröße gewählt werden. Es ist zu beachten, dass die Statistikfunktion, die eine Veränderung des Werts der Merkmalsgröße angibt, nicht auf die Standardabweichung beschränkt ist, sondern eine Streuung, eine Standardabweichung, eine durchschnittliche Abweichung, ein Koeffizient der Schwankung usw. sein kann. Daher ist erwünscht, für die Statistikfunktion im Zusammenhang mit der bestimmten Merkmalsgröße eine Statistikfunktion zu wählen, die für das Bestimmen einer Veränderung des Zustands der Spritzgussmaschine 4 nützlich ist. Außerdem schreitet im Hinblick auf die Wahl der Anzahl der Samples, die in der Statistikbedingung enthalten sind, zum Beispiel im Fall einer Anomalie wie etwa eines Verschleißes oder einer Abnutzung, die sich bei einer beweglichen Gussform 412 oder einer stationären Gussform 411 weiterentwickelt, eine Statistik im Zusammenhang mit einem Betrieb der Formschließeinheit 401 wie etwa ein Spitzenwert des Formöffnungsmoments allmählich in eine Richtung zu einem größeren Wert hin voran, während der Formungszyklus wiederholt wird. Daher wird für eine Statistikbedingung, die mit dem Spitzenwert des Formöffnungsmoments verbunden ist, vorzugsweise ein Höchstwert als Statistikfunktion und eine große Anzahl von Schüssen wie etwa hundert Schüsse als Anzahl der Samples festgelegt. Und im Fall einer Anomalie wie etwa Verunreinigungen, die in ein in dem Spritzzylinder 426 untergebrachtes Harzmaterial eingemischt sind, tritt eine Statistik im Zusammenhang mit dem Spritzzylinder 426 wie etwa ein Wägemomentspitzenwert sofort ab einem Zyklus unmittelbar nach der Einmischung der Verunreinigungen als Schwankung auf. Daher wird für eine Statistikbedingung, die mit dem Wägemomentspitzenwert verbunden ist, vorzugsweise eine Funktion zum Bewerten einer Schwankung wie etwa eine Standardabweichung als Statistikfunktion und eine geringe Anzahl an Schüssen wie etwa zehn Schüsse als die Anzahl der Samples definiert. Auf diese Weise ist es durch Wählen einer Kombination aus der Statistikfunktion und der Anzahl der Samples je nach Eigenschaften der Merkmalsgröße möglich, für jede Merkmalsgröße eine Statistikbedingung zum Berechnen einer passenden Statistik zu bestimmen.
Wie in 11 gezeigt ist, kann der Betreiber die Statistikbedingung durch Betätigen der Eingabevorrichtung 71 von der an der Anzeigevorrichtung 70 angezeigten Bedienungsbildschirmanzeige her manuell festlegen und aktualisieren. 11 zeigt ein Anzeigebeispiel, wenn der Betreiber den gewichteten Durchschnitt als Statistikfunktion wählt, um eine Statistik aus der Einspritzzeit als Merkmalsgröße zu berechnen, und eine Standardabweichung als Statistikfunktion wählt, um eine Statistik aus der Spitzendruckerreichsposition als Merkmalsgröße zu berechnen. Außerdem zeigt die Figur, dass die Anzahl der Samples, die durch die Statistikfunktion verwendet werden, um die Statistik zu berechnen, im Fall der Einspritzzeit als Merkmalgröße dreißig Schüsse lautet und im Fall der Spitzendruckerreichsposition als Merkmalsgröße zehn Schüsse lautet. Als Verfahren zum Bestimmen der Anzahl der Samples kann ein kleiner Wert als Sampleanzahl gewählt werden, wenn sich der Wert der Merkmalsgröße wie im Fall der Einspritzzeit oder der Spitzendruckerreichsposition bei einer geringen Anzahl von Schüssen verändert, und kann ein großer Wert wie etwa neunzig Schüsse als Sampleanzahl gewählt werden, wenn ein Wert einer Merkmalsgröße wie im Fall der Formöffnungszeit für jeden Schuss stabil ist und sich wenig verändert, oder wenn sich die Merkmalsgröße wie im Fall der Temperatur des Einspritzzylinders 426 über eine große Anzahl von Schüssen hinweg langsam verändert. Auf diese Weise kann abhängig davon, wie sich die Merkmalsgröße für jeden Schuss verändert, passend eine unterschiedliche Anzahl von Schüssen als Sampleanzahl gewählt werden.
Die Statistikdatenberechnungseinheit 120 berechnet unter Bezugnahme auf die Statistikbedingung, die in der Statistikbedingungsspeichereinheit 320 gespeichert ist, zu einem bestimmten Zeitpunkt Statistikdaten aus einer Merkmalsgröße, die in der Statistikdatenspeichereinheit 330 gespeichert ist. Zum Beispiel kann die Statistikdatenberechnungseinheit 120 Statistikdaten für jeden bestimmen Formungszyklus (jeden Schuss, jeweils zehn Schüsse, bei jeweils einer bestimmten Anzahl von Samples, die in der Statistikbedingung festgelegt ist, usw.) berechnen. 8A und 8B zeigen Beispiele für Statistikdaten der Spitzendruckerreichsposition. 8A ist eine Kurve, auf der die Merkmalsgröße für jeden Schuss graphisch dargestellt ist, und 8B ist eine Kurve, auf der Statistikdaten, die aus der Merkmalsgröße berechnet wurden, graphisch dargestellt sind. Wie in 7 gezeigt ist, definiert die Statistikbedingung (die Statistikbedingung Nr. 3) zum Berechnen einer Statistik der Spitzendruckerreichsposition zehn Schüsse als die Sampleanzahl und eine Standardabweichung als Statistikfunktion. Nun berechnet die Statistikdatenberechnungseinheit 120 alle zehn Schüsse eine Standardabweichung der für die einzelnen Schüsse gesondert berechneten Spitzendruckerreichsposition und verwendet das Ergebnis als Statistikdaten der Spitzendruckerreichsposition. Die Statistikdatenberechnungseinheit 120 speichert die Statistikdaten, die auf diese Weise berechnet wurden, in Verbindung mit der Anzahl der Herstellungen (der Anzahl der Schüsse) durch die Spritzgussmaschine 4 in der Statistikdatenspeichereinheit 330. Es ist zu beachten, dass der Betreiber beim Bestimmen der Statistikfunktion, die in der Statistikbedingung definiert wird, einen Verteilungszustand der Merkmalsgröße, die in 8A graphisch dargestellt ist, visuell prüfen kann und die Statistikfunktion festlegen kann.
Die Regressionsanalyseeinheit 130 wird umgesetzt, indem die CPU 11, mit der die in 1 dargestellte Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 versehen ist, ein von dem ROM 12 gelesenes Systemprogramm ausführt und hauptsächlich durch die CPU 11 eine arithmetische Verarbeitung unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 durchgeführt wird. Die Regressionsanalyseeinheit 130 nimmt unter Bezugnahme auf die Statistikdaten, die in der Statistikdatenspeichereinheit 330 gespeichert sind, eine Regressionsanalyse an Statistikdaten im Zusammenhang mit jeder physikalischen Größe vor und berechnet einen Koeffizienten einer bestimmten Regressionsformel. Die Regressionsanalyseeinheit 130 speichert den berechneten Koeffizienten der Regressionsformel in der Regressionskoeffizientenspeichereinheit 340.
9 zeigt ein Beispiel für eine Kurve einer Regressionsformel, die durch Vornehmen einer Regressionsanalyse an den Statistikdaten der in 8B gezeigten Spitzendruckerreichsposition erhalten wird. Eine gestrichelt angegebene gerade Linie in 9 wird erhalten, wenn die Regressionsanalyseeinheit 130 eine einfache Regressionsanalyse unter Verwendung einer linearen Regressionsformel y = ax + b als bestimmte Regressionsformel vornimmt. Dabei setzt die Regressionsanalyseeinheit 130 zum Beispiel eine Zielvariable y als eine Statistik (Standardabweichung) der Spitzendruckerreichsposition und eine erklärende Variable x als die Anzahl der Herstellungen (die Anzahl der Schüsse) an und berechnet unter Verwendung einer Methode der kleinsten Quadrate die Koeffizienten a und b, die einen Fehler (den Schätzfehler) zwischen einem Wert, der aus der erklärenden Variablen x ermittelt wird, und der Zielvariablen y minimieren. Die berechneten Koeffizienten a und b werden in der Regressionskoeffizientenspeichereinheit 340 gespeichert. Neben der oben beschriebenen linearen Regressionsformel kann abhängig von der Tendenz der Veränderung der Statistik je nach Bedarf eine Wurzelregressionsformel, eine natürliche logarithmische Regressionsformel, eine Bruchregressionsformel, eine Potenzregressionsformel, eine exponentielle Regressionsformel, einem modifizierte exponentielle Regressionsformel, eine logistische Regressionsformel usw. verwendet werden. Wenn die bestimmte Regressionsformel gewählt wird, kann der Betreiber einen Verteilungszustand der Statistik, die in 9 graphisch dargestellt ist, visuell prüfen, um eine Regressionsformel, die für die Veränderungstendenz der Statistik geeignet ist, (im Fall einer linearen Veränderung eine lineare Regressionsformel, die ein linearer Ausdruck ist, im Fall einer krummlinigen Veränderung eine exponentielle Regressionsformel, die ein Ausdruck n-ter Ordnung ist, oder eine andere Regressionsformel) anzuwenden. In der Regressionsformel wird eine Statistik, die aus früheren wiederholten Formungsbetrieben erhalten wurde, widergespiegelt. Das heißt, da in der Regressionsformel ein Prozess, bei dem der Verschleiß der Schnecke, die Abnutzung des Bands usw. aufgrund wiederholter Formungsbetriebe voranschreitet, widergespiegelt wird, ist es möglich, eine Analyse unter Berücksichtigung der Veränderung eines Formungszustands aufgrund des tatsächliche Formens des Formprodukts vorzunehmen.
Die Bestimmungseinheit 140 wird umgesetzt, indem die CPU 11, mit der die in 1 dargestellte Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 versehen ist, ein von dem ROM 12 gelesenes Systemprogramm ausführt und hauptsächlich durch die CPU 11 eine arithmetische Verarbeitung unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 durchgeführt wird. Die Bestimmungseinheit 140 bestimmt auf Basis der Regressionsformel, deren Koeffizienten durch die Regressionsanalyseeinheit 130 bestimmt wurden, einen Zeitpunkt, zu dem jede Statistik einen vorherbestimmten Warnwert erreicht. Die Anzahl der Herstellungen (die Anzahl der Schüsse), die den Zeitpunkt des Erreichens des Warnwerts darstellt, wird invers ermittelt, indem der Warnwert in die Zielvariable y von x = (y - b)/a, wofür die lineare Regressionsgleichung für die erklärende Variable x gelöst wurde, eingesetzt wird. Was den Warnwert betrifft, wird vorab ein Versuchsbetrieb vorgenommen und kann ein statistischer Wert, bei dem die Spritzgussmaschine 4 keinen normalen Formungsbetrieb vornehmen kann, erhalten werden. Bei dem Beispiel von 9 ist der Warnwert der Standardabweichung der Spitzendruckerreichsposition auf 6 mm eingerichtet und bestimmt die Bestimmungseinheit 140 die Anzahl der Herstellungen (die Anzahl der Schüsse) x₁, die den Zeitpunkt darstellt, zu dem ein aus der Regressionsformel berechneter Wert den Warnwert 6,0 mm erreicht, als Zeitpunkt, zu dem eine Warnung ausgegeben wird. Dann gibt die Bestimmungseinheit 140 das betreffende Bestimmungsergebnis aus. Die Bestimmungseinheit 140 kann das Bestimmungsergebnis zur Anzeige an die Anzeigevorrichtung 70 ausgeben. Außerdem kann die Zustandsbestimmungsvorrichtung 140 das Bestimmungsergebnis über das Netzwerk 9 an die Steuerung 3 der Spritzgussmaschine 4 oder eine Host-Vorrichtung wie etwa den Fog-Computer 6 oder den Cloud-Server 7 ausgeben.
Der Zeitpunkt, zu dem die Bestimmungseinheit 140 die Warnung bestimmt und ausgibt, kann wie oben beschrieben die Anzahl der Herstellungen (die Anzahl der Schüsse, bei dem Beispiel von 9 x₁) durch die Spritzgussmaschine 4 sein. Außerdem kann im Hinblick auf die aktuelle Anzahl der Herstellungen (Anzahl der Schüsse) der Spritzgussmaschine 4 die verbleibende Anzahl von Herstellungen (Anzahl von Schüssen, bei dem Beispiel von 9 x₁ - 30, wenn aktuell 30 Schüsse vorgenommen wurden) für jeden Formungszyklus zur Anzeige an die Anzeigevorrichtung 70 ausgegeben werden. Außerdem kann als anderes Beispiel für die Ausgabe zur Anzeige die Anzahl der Herstellungen (die Anzahl der Schüsse) auf Basis der Zeit, die für einen Schuss erforderlich ist, des Tempos oder der Zykluszeit des aktuellen Einspritzbetriebs usw. in ein Datum und eine Zeit oder eine Restzeit umgewandelt und zur Anzeige an die Anzeigevorrichtung 70 ausgegeben werden. 10 zeigt als Beispiel für das Ausgeben eines Bestimmungsergebnisses zur Anzeige durch die Bestimmungseinheit 140 eine Warnanzeige, die die Anzahl der verbleibenden Herstellungen (Anzahl von Schüssen) bis zum Erreichen des Warnwerts und das Datum und die Zeit, zu dem/der der Warnwert erreicht wird, enthält.
Die Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 nach der vorliegenden Ausführungsform mit dem obigen Aufbau kann die Anzahl der Herstellungen und das Datum und die Zeit, bei der/denen in der Zukunft voraussichtlich ein abnormales Formen auftritt, auf Basis von Zeitreihendaten, die durch das tatsächliche Formen erhalten werden, identifizieren. Als Ergebnis kann eine vorbeugende Wartung auf eine planmäßige Weise durchgeführt werden, was die Häufigkeit der herkömmlichen periodischen Überprüfungstätigkeiten verringert, die Belastung für den Betreiber verringert, und die Arbeitseffizienz und die Betriebsrate verbessert. Auf diese Weise kann der Betreiber Maßnahmen ergreifen, um die Herstellung fortzusetzen (zum Beispiel einen beweglichen Abschnitt schmieren, eine Betriebsbedingung anpassen usw.), bevor es bei dem Formungszustand zu einer Anomalie kommt, kann die Ausfallszeit auf ein Mindestmaß verringert werden und kann die Betriebsrate verbessert werden. Und da eine Herstellung von mangelhaften Produkten verhindert werden kann, können die Kosten verringert werden. Die Bestimmung ist keine Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins einer Anomalie, die von der Erfahrung und der Intuition des Betreibers abhängt, sondern es wird eine Einschätzung auf Basis numerischer Informationen, die durch das tatsächliche Formen erhalten werden, vorgenommen, wodurch eine wiederholbare und stabile Bestimmung verwirklicht wird.
Als abgewandeltes Beispiel der Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 nach der vorliegenden Ausführungsform kann die Bestimmungseinheit 140 in den Statistikbedingungen, die in der Statistikbedingungsspeichereinheit 320 gespeichert sind, einen bestimmten Formungszustand, zu dem eine Statistikbedingung, die für jede von mehreren Merkmalgrößen bestimmt wurde, gehört, definieren und die Anzahl der Herstellungen (die Anzahl der Schüsse) oder das Datum und die Zeit, bei der/denen der bestimmte Formungszustand einen Warnwert erreicht, bestimmen. Beispielsweise ist der bestimmte Formungszustand ein Zustand im Zusammenhang mit der Qualität des Formprodukts, das durch die Spritzgussmaschine 4 hergestellt wurde, ein Zustand im Zusammenhang mit dem Verschleiß oder der Abnutzung eines mechanischen Teils oder einer Gussform der Spritzgussmaschine 4 usw. 12 ist ein Diagramm, das Statistikbedingungen, die in der Statistikbedingungsspeichereinheit 320 gespeichert sind, und bestimmte Formungszustände enthält, und die Anzahl der Herstellungen (die Anzahl der Schüsse), bei der ein durch die Bestimmungseinheit 140 berechneter Warnwert erreicht wird, zeigt. Es ist zu beachten, dass die Formungsprozesse, die Merkmalsgrößen, die Statistikfunktionen und die Anzahl der Samples, die in den in 12 gezeigten Statistikbedingungen enthalten sind, mit den in der oben beschriebenen 7 gezeigten übereinstimmen.
Wie in 12 gezeigt ist, können die Statistikbedingungen definiert werden, indem jedem bestimmten Formungszustand Statistikbedingungen zugeordnet werden und für einen Formungszustand Statistikbedingungen, die mehrere Merkmalsgrößen betreffen, kombiniert werden. Es kann vorab ein Versuchsbetrieb der Spritzgussmaschine 4 vorgenommen werden, eine Korrelation zwischen einem Formungszustand des Formprodukts durch die Spritzgussmaschine 4 und jeder Statistik, die aus einer Merkmalsgröße berechnet wurde, analysiert werden, und auf Basis des Analyseergebnisses eine passende Statistikbedingung, die mit jedem bestimmten Formungszustand verbunden ist, gewählt werden.
Zum Beispiel tritt eine Anomalie im Zusammenhang mit einem mangelhaften Formprodukt, das ein schwankendes Gewicht oder Grate an der Außenform aufweist, auf, wenn eine Menge oder ein Druckzustand des Harzes, mit dem ein Hohlraum in der Gussform im Einspritzprozess gefüllt wird, instabil ist, weshalb es günstig ist, eine Merkmalsgröße, die aus Zeitreihendaten, welche in dem Einspritzprozess durch die Datenerlangungseinheit 100 erlangt wurden, berechnet wurde, mit dem Formungszustand zu verbinden. Beispielsweise wird wie in 12 gezeigt dann, wenn der Formungszustand ein „mangelhaftes Produkt“ ist, vorzugsweise die Einspritzzeit, der Spitzendruck usw., wenn sich Formungsprozess bei dem Einspritzprozess befindet, als Merkmalsgröße gewählt.
Außerdem tritt eine Anomalie im Zusammenhang mit einem Verschleiß der Gussform in dem Formschließprozess und dem Formöffnungsprozess, die mit einem Betrieb der beweglichen Aufspannplatte 416, an der die Gussform angebracht ist, verbunden sind, auf, weshalb es günstig ist, eine Merkmalsgröße, die aus Zeitreihendaten, welche in dem Formschließprozess und dem Formöffnungsprozess durch die Datenerlangungseinheit 100 erlangt wurden, berechnet wurde, mit einem Warnwert zu verbinden. Beispielweise wird wie in 12 gezeigt dann, wenn der Formungszustand ein „Verschleiß der Gussform“ ist, vorzugsweise die Formschließzeit, die Formöffnungszeit, der Formöffnungsmomentspitzenwert usw. als Merkmalsgröße gewählt.
Es ist zu beachten, dass der bestimmte Formungszustand neben einem mangelhaften Formprodukt und einem Verschleiß der Gussform, die oben beschrieben wurden, ein Verschleiß des Spritzzylinders 426, eine Abnutzung eines Bands eines mechanischen Elements, ein Austritt von Schmiermittel in einem beweglichen Abschnitt, eine Alterungsverschlechterung einer elektrischen Komponente, eine Verschlechterung des Harzes usw. sein kann.
Wie oben beschrieben wurde, berechnet die Bestimmungseinheit 140 die Anzahl der Herstellungen (die Anzahl der Schüsse), bei der eine Statistik, die aus einer Merkmalsgröße, welche für jede Statistikbedingung festgelegt wurde, berechnet wurde, einen bestimmten Warnwert erreicht, auf Basis einer Regressionsformel, wovon ein Koeffizient durch die Regressionsanalyseeinheit 130 bestimmt wurde. Und wenn die Statistikbedingungen wie ein 12 gezeigt den Formungszustand enthalten, berechnet die Bestimmungseinheit 140 unter Bezugnahme auf die Statistikbedingungen, die in der Statistikbedingungsspeichereinheit 320 gespeichert sind, einen Durchschnitt der Anzahl der Herstellungen (der Anzahl der Schüsse), bei der ein bestimmter Warnwert im Zusammenhang mit einer Statistikbedingung, die zu dem Formungszustand gehört, erreicht wird.
Zum Beispiel sind in 12 für den „Verschleiß der Gussform“ als Formungszustand die drei Merkmalsgrößen „Formschließzeit“ (Statistikbedingung Nr. 10), „Formöffnungszeit“ (Statistikbedingung Nr. 11) und „Formöffnungsmomentspitzendruck“ (Statistikbedingung Nr. 12) als Merkmalsgrößen im Zusammenhang mit einer Statistikbedingung, die den „Verschleiß der Gussform“ betrifft, in Verbindung gebracht und lautet die Anzahl der Herstellungen (die Anzahl der Schüsse), bei der die einzelnen Merkmalsgrößen einen Warnwert erreichten, 200, 210 bzw. 220 Schüsse. Daher wird 210 = (200 + 210 +220)/3 als Durchschnitt berechnet. Das heißt, wenn der Formungszustand der „Verschleiß der Gussform“ ist, wird die Anzahl der Herstellungen (die Anzahl der Schüsse), bei der ein Warnwert erreicht wird, als 210 Schüsse bestimmt.
Außerdem kann die Anzahl der Herstellungen (die Anzahl der Schüsse) des Tempos oder der Zykluszeit des aktuellen Einspritzbetriebs usw. in ein Datum und eine Zeit oder eine Restzeit umgewandelt werden. Dann kann die Bestimmungseinheit 140 das entsprechende Bestimmungsergebnis zur Anzeige an die Anzeigevorrichtung 70 ausgeben.
Auf diese Weise ist es durch Verwenden von mehreren Statistikbedingungen möglich, die Anzahl der Herstellungen (die Anzahl der Schüsse), ein Datum und eine Zeit oder eine Restzeit anstatt für jede Merkmalsgröße je nach einem Formungszustand, der einen Grund einer Anomalie angibt, zu berechnen. Als Ergebnis kann der Betreiber rasch Wartungstätigkeiten vornehmen, bevor die Anzahl der Herstellungen, bei denen der Formungszustand abnormal wird, erreicht wird. Da eine Spritzgussmaschine 4 zum Beispiel viele Wartungsstellen und Überprüfungsstellen aufweist, ist es für den Betreiber schwierig, Stellen zu bestimmen, die eine vorbeugende Wartung erfordern, bevor eine Anomalie auftritt. Wenn der Betreiber die Anomalie des Formungszustands nicht bemerkt und ein mechanischer Teil, die Gussform usw. der Spritzgussmaschine 4 beschädigt wird, ist eine lange Stillstandszeit erforderlich, um die Herstellungseinrichtungen wiederherzustellen und die Produktion wieder aufzunehmen, was zu einem großen Verlust führt. Doch bei der vorliegenden Ausführungsform kann der Betreiber Wartungsstellen und Überprüfungsstellen im Zusammenhang mit einem als abnormal bestimmten Formungszustand auf Basis des Formungszustands vor dem Auftreten der Anomalie ermitteln und wird es möglich, ein erforderliches Ersatzteil zu bestellen und eine Reparatur vorzunehmen, bevor die Maschine beschädigt wird. Und da die Häufigkeit von Überprüfungstätigkeiten wie etwa das periodische Anhalten der Maschine und ihr Überholen zur vorbeugenden Wartung verringert werden kann, kann die Betriebsrate der Maschine verbessert werden.
Obwohl oben eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die Beispiele der oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt, sondern kann durch Hinzufügen passender Abwandlungen auf verschiedene Weisen ausgeführt werden.
Zum Beispiel kann die Bestimmungseinheit 140 bei der oben beschriebenen Ausführungsform nicht nur ein Bestimmungsergebnis, sondern auch ein Signal, um den Betrieb der Spritzgussmaschine 4 anzuhalten oder zu verlangsamen oder das Antriebsmoment einer Antriebsmaschine, die die Spritzgussmaschine 4 antreibt, zu begrenzen, ausgeben, wenn die bestimmte Anzahl von Herstellungen oder das bestimmte Datum und die bestimmte Zeit erreicht wurden. Durch Einsetzen eines solchen Aufbaus kann der Betrieb der Spritzgussmaschine 4 auch dann, wenn der Betreiber übersehen hat, dass die Anzahl der Herstellungen oder das Datum und die Zeit einen Warnwert erreicht haben, angehalten werden, bevor die mangelhafte Formung zunimmt, oder die Spritzgussmaschine 4 in einen sicheren Wartezustand gebracht werden, um einen Schaden an der Spritzgussmaschine 4 zu verhindern.
Und wenn mehrere Spritzgussmaschinen 4 über das Netzwerk 9 miteinander verbunden sind, können Daten von den mehreren Spritzgussmaschinen erlangt werden und kann der Formungszustand jeder Spritzgussmaschine durch eine einzelne Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 bestimmt werden, oder kann in jeder der Steuerungen, mit denen die mehreren Spritzgussmaschinen versehen sind, eine Zustandsbestimmungsvorrichtung 1 eingerichtet sein und kann der Formungszustand jeder einzelnen Spritzgussmaschine durch die jeweilige Zustandsbestimmungsvorrichtung, mit der die Spritzgussmaschine versehen ist, bestimmt werden.
Bezugszeichenliste

1: ZUSTANDSBESTIMMUNGSVORRICHTUNG
3: STEUERUNG
4: SPRITZGUSSMASCHINE
5: SENSOR
6: FOG-COMPUTER
7: CLOUD-SERVER
9: NETZWERK
11: CPU
12: ROM
13: RAM
14: NICHTFLÜCHTIGER SPEICHER
15, 17, 18, 20: SCHNITTSTELLE
22: BUS
70: ANZEIGEVORRICHTUNG
71: EINGABEVORRICHTUNG
72: EXTERNE VORRICHTUNG
100: DATENERLANGUNGSEINHEIT
110: MERKMALSGRÖSSENBERECHNUNGSEINHEIT
120: STATISTIKDATENBERECHNUNGSEINHEIT
130: REGRESSIONSANALYSEEINHEIT
140: BESTIMMUNGSEINHEIT
300: ERLANGUNGSDATENSPEICHEREINHEIT
310: MERKMALSGRÖSSENSPEICHEREINHEIT
320: STATISTIKBEDINGUNGSSPEICHEREINHEIT
330: STATISTIKDATENSPEICHEREINHEIT
340: REGRESSIONSKOEFFIZIENTENSPEICHEREINHEIT

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP H02106315 A [0003]
JP H06231327 A [0003]
JP 2002079560 A [0003]
JP 2003039519 A [0003]

Claims

Zustandsbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen eines Formungszustands in einer Spritzgussmaschine, wobei die Zustandsbestimmungsvorrichtung eine Datenerlangungseinheit, die dazu eingerichtet ist, die Anzahl der Herstellungen und Daten im Zusammenhang mit einer bestimmten physikalischen Größe als Daten, die einen Zustand im Zusammenhang mit der Spritzgussmaschine angeben, zu erlangen; eine Merkmalsgrößenberechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, auf Basis der Daten im Zusammenhang mit der physikalischen Größe eine Merkmalsgröße, die ein Merkmal eines Zustands der Spritzgussmaschine angibt, zu berechnen; eine Merkmalsgrößenspeichereinheit, die dazu eingerichtet ist, die Merkmalsgröße und die Anzahl der Herstellungen zu verbinden und zu speichern; eine Statistikbedingungsspeichereinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Statistikbedingung, die wenigstens eine Statistikfunktion zum Berechnen einer bestimmten Statistik aus einer bestimmten Merkmalsgröße enthält, zu speichern; eine Statistikdatenberechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, auf Basis der Merkmalsgröße, die in der Merkmalsgrößenspeichereinheit gespeichert ist, unter Bezugnahme auf eine Statistikbedingung, die in der Statistikbedingungsspeichereinheit gespeichert ist, eine Statistik als Statistikdaten zu berechnen; eine Statistikdatenspeichereinheit, die dazu eingerichtet ist, die Statistikdaten und die Anzahl der Herstellungen zu verbinden und zu speichern; eine Regressionsanalyseeinheit, die dazu eingerichtet, ist, auf Basis der Statistikdaten und der Anzahl der Herstellungen, die in der Statistikdatenspeichereinheit gespeichert sind, eine Regressionsanalyse unter Verwendung einer bestimmten Regressionsformel vorzunehmen und einen Koeffizienten der bestimmten Regressionsformel zu berechnen; und eine Bestimmungseinheit, die dazu eingerichtet ist, unter Verwendung einer Regressionsformel, die durch die Regressionsanalyseeinheit erhalten wurde, eine Anzahl von Herstellungen oder ein Datum und eine Zeit zu bestimmen, wobei bei der Anzahl der Herstellungen oder zu dem Datum und der Zeit ein Warnwert, der eine vorherbestimmte Formungsanomalie angibt, erreicht wird, aufweist.
Zustandsbestimmungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Statistikfunktion eine beliebige aus einer Streuung, einer Standardabweichung, einer durchschnittlichen Abweichung, einem Koeffizienten der Schwankung, einem gewichteten Mittelwert, einem gewichteten harmonischen Mittelwert, einem getrimmten Mittelwert, einem quadratischen Mittelwert, einem Mindestwert, einem Höchstwert, einem Moduswert und einem gewichteten Medianwert ist.
Zustandsbestimmungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die bestimmte Regressionsformel eine beliebige aus einer linearen Regressionsformel, einer Wurzelregressionsformel, einer natürlichen logarithmischen Regressionsformel und einer logistischen Regressionsformel ist.
Zustandsbestimmungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bestimmungseinheit auf Basis der Anzahl der Herstellungen und eines Betriebstempos oder einer Zykluszeit der Spritzgussmaschine ein Datum und eine Zeit, bei denen der Warnwert erreicht wird, berechnet, wobei der Warnwert bei der Anzahl der Herstellungen erreicht wird.
Zustandsbestimmungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Datenerlangungseinheit Daten von mehreren Spritzgussmaschinen, die über ein drahtgebundenes oder drahtloses Netzwerk verbunden sind, erlangt.
Zustandsbestimmungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zustandsbestimmungsvorrichtung an einer Host-Vorrichtung eingerichtet ist, die über ein drahtgebundenes oder drahtloses Netzwerk mit der Spritzgussmaschine verbunden ist.
Zustandsbestimmungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Ergebnis der Bestimmung durch die Bestimmungseinheit zur Anzeige an eine Anzeigevorrichtung ausgegeben wird.
Zustandsbestimmungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei bei Erreichen der Anzahl der Herstellungen oder des Datums und der Zeit, die durch die Bestimmungseinheit bestimmt wurden, wenigstens eines von Signalen zum Anhalten oder Verlangsamen eines Betriebs der Spritzgussmaschine oder zum Begrenzen eines Antriebsmoments einer Antriebsmaschine, die die Spritzgussmaschine antreibt, ausgegeben wird.
Zustandsbestimmungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Statistikbedingung in der Statistikbedingungsspeichereinheit ferner einen bestimmten Formungszustand enthält, wobei für jede von mehreren Merkmalsgrößen, die zu dem bestimmten Formungszustand gehören, eine Statistikbedingung bestimmt ist; und die Bestimmungseinheit einen Durchschnitt der Anzahl der Herstellungen oder einen Durchschnitt eines Datums und einer Zeit berechnet, wobei die mehreren Merkmalsgrößen, die zu dem bestimmten Formungszustand gehören, den Warnwert bei der Anzahl der Herstellungen oder dem Datum oder der Zeit erreichen, und auf Basis des berechneten Durchschnitts die Anzahl der Herstellungen oder ein Datum und eine Zeit bestimmt, wobei der bestimmte Formungszustand den Warnwert bei der Anzahl der Herstellungen oder dem Datum und der Zeit erreicht.
Zustandsbestimmungsverfahren zum Bestimmen eines Formungszustands in einer Spritzgussmaschine, wobei das Zustandsbestimmungsverfahren einen Schritt des Erlangens der Anzahl der Herstellungen und von Daten im Zusammenhang mit einer bestimmten physikalischen Größe als Daten, die einen Zustand im Zusammenhang mit der Spritzgussmaschine angeben; einen Schritt des Berechnens einer Merkmalsgröße, die ein Merkmal eines Zustands der Spritzgussmaschine angibt, auf Basis der Daten im Zusammenhang mit der physikalischen Größe; einen Schritt des Berechnens einer Statistik als Statistikdaten gemäß einer Statistikbedingung, die wenigstens eine Statistikfunktion zum Berechnen einer bestimmten Statistik aus einer bestimmten Merkmalsgröße enthält, auf Basis der Merkmalsgröße; einen Schritt des Vornehmens einer Regressionsanalyse unter Verwendung einer bestimmten Regressionsformel auf Basis der Statistikdaten und der Anzahl der Herstellungen und des Berechnens eines Koeffizienten der bestimmten Regressionsformel; und einen Schritt des Bestimmens der Anzahl der Herstellungen oder eines Datums und einer Zeit unter Verwendung der in diesem Schritt erhaltenen Regressionsformel, wobei bei der Anzahl der Herstellungen oder zu dem Datum und der Zeit ein Warnwert, der eine vorherbestimmte Formungsanomalie angibt, erreicht wird, ausführt.