DE112021007761T5

DE112021007761T5 - CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD

Info

Publication number: DE112021007761T5
Application number: DE112021007761.9T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Horiuchi
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2021-08-25
Filing date: 2021-08-25
Publication date: 2024-04-18
Also published as: CN117795308A; WO2023026419A1

Abstract

Ein Steuergerät gemäß dieser Offenbarung schätzt die Spannung eines Riemens, mit dem eine industrielle Maschine ausgestattet ist und der zur Kraftübertragung dient, und steuert den Betrieb des Riemens. Das Steuergerät umfasst: eine Steuereinheit zum Steuern eines Diagnosevorgangs, bei dem der Riemen angetrieben wird; eine Einheit zur Datenerfassung zum Erfassen von Daten, die von dem Diagnosevorgang erhalten werden; eine Speichereinheit für Alarmbedingungen zum Speichern einer Tabelle für Alarmbedingungen, die für jeden Alarmpegel Alarmbedingungen auflistet, die zumindest Riemenspannungsbereiche und Alarmaktionen in Bezug auf die Steuerung der industriellen Maschine zuordnen; und eine Einheit für Alarm-Aktionsbefehle, die auf die Speichereinheit für Alarmbedingungen Bezug nimmt und, wenn eine Riemenspannung, die auf der Grundlage der von der Einheit zur Datenerfassung erfassten Daten erhalten wird, eine vorgeschriebene Alarmbedingung erfüllt, anweist, dass die Steuereinheit die Alarmbedingung ausführt, die der erfüllten Alarmbedingung entspricht.A control device according to this disclosure estimates the tension of a belt equipped with an industrial machine and used for power transmission, and controls the operation of the belt. The control device includes: a control unit for controlling a diagnostic process in which the belt is driven; a data acquisition unit for acquiring data obtained from the diagnostic process; an alarm condition storage unit for storing an alarm condition table that lists, for each alarm level, alarm conditions that at least associate belt tension ranges and alarm actions related to the control of the industrial machine; and an alarm action command unit that refers to the alarm condition storage unit and, when a belt tension obtained based on the data acquired by the data acquisition unit satisfies a prescribed alarm condition, instructs the control unit to execute the alarm condition corresponding to the satisfied alarm condition.

Description

Technischer BereichTechnical part

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung und ein Steuerverfahren.The present invention relates to a controller and a control method.

Stand der TechnikState of the art

Bei einigen industriellen Maschinen wird die Drehkraft eines Motors auf eine Welle über einen Kraftübertragungsmechanismus wie z. B. einen Riemen übertragen. Wenn die Spannung (Spannkraft) des Riemens für die Einsatzbedingungen zu schwach oder zu stark ist, verringert sich die Lebensdauer des Riemens oder die Achse kann nicht normal angetrieben werden. Wenn die Spannung des Riemens während des Betriebs der industriellen Maschine nachlässt, kommt es außerdem zu Ausfällen wie Riemenschlupf und Zahnausfall. Daher sind Inspektions- und Wartungsarbeiten erforderlich, um die Spannung des Riemens innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten.In some industrial machinery, the rotating power of a motor is transmitted to a shaft through a power transmission mechanism such as a belt. If the tension (tightening force) of the belt is too weak or too strong for the use conditions, the service life of the belt will be reduced or the axis cannot be driven normally. In addition, if the tension of the belt decreases during the operation of the industrial machinery, failures such as belt slippage and tooth loss will occur. Therefore, inspection and maintenance are required to keep the tension of the belt within a certain range.

Da sich der Riemen im Laufe der Zeit verschlechtert (z. B. gedehnt, abgenutzt und elastisch verschlechtert) unter dem Einfluss der Umgebungsbedingungen, unter denen die industrielle Maschine installiert ist (z. B. Raumtemperatur, Luftfeuchtigkeit und dergleichen) und der Betriebsbedingungen (z. B. Motordrehzahl, Last und dergl.), ändert sich die Spannung des Riemens ständig. Daher ist es wünschenswert, die Spannung des Riemens regelmäßig zu überprüfen und aufrechtzuerhalten.Since the belt deteriorates over time (e.g. stretched, worn and elastically deteriorated) under the influence of the environmental conditions in which the industrial machine is installed (e.g. room temperature, humidity and the like) and the operating conditions (e.g. engine speed, load and the like), the tension of the belt is constantly changing. Therefore, it is desirable to regularly check and maintain the tension of the belt.

Bei der Messung und Überprüfung der Riemenspannung ist es bekannt, den Betrieb der industriellen Maschine zu stoppen, die Stromzufuhr zum Motor, der die industrielle Maschine antreibt, aus Sicherheitsgründen zu unterbrechen und die Riemenspannung mit einem Spannungsmessgerät, z. B. einem Ultraschall-Riemen-Tensiometer, in einem Zustand zu messen, in dem die Drehung des Riemens gestoppt ist. Wenn die Spannung des Riemens gemessen wird, müssen Teile der industriellen Maschine demontiert werden, um den Riemen freizulegen, z. B. durch Entfernen einer Sicherheitsabdeckung, die den Riemen von der industriellen Maschine abdeckt.When measuring and checking belt tension, it is known to stop the operation of the industrial machine, cut off the power to the motor that drives the industrial machine for safety reasons, and measure the belt tension with a tension measuring device such as an ultrasonic belt tensiometer in a state where the rotation of the belt is stopped. When measuring the tension of the belt, parts of the industrial machine must be disassembled to expose the belt, such as removing a safety cover covering the belt from the industrial machine.

Als herkömmliche Technik zur Überprüfung eines Riemens ist in der Patentliteratur 1 offenbart, dass in einer Antriebskraftübertragungseinrichtung einer Spritzgießmaschine mit einem Zahnriemen eine Spannungsüberwachungseinrichtung (Schallmesssensor) vorgesehen ist, um die Spannung des Riemens zu überwachen und dadurch den Messaufwand zu verringern. Als Mittel zur Messung des Riemenzustandes ist es bekannt, die Frequenzcharakteristik des Motors in einem Zustand zu messen, in dem eine Last, wie z. B. ein Getriebemechanismus, mit dem Motor verbunden ist. Durch die Analyse der Frequenzcharakteristiken ist es möglich, Betriebscharakteristika wie Resonanzfrequenz, Ansprechverhalten, Stabilität und dergleichen des Übertragungsmechanismus zu diagnostizieren.As a conventional technique for checking a belt, it is disclosed in Patent Literature 1 that a tension monitor (sound measuring sensor) is provided in a driving force transmission device of an injection molding machine having a toothed belt to monitor the tension of the belt and thereby reduce the measurement burden. As a means for measuring the belt condition, it is known to measure the frequency characteristic of the motor in a state where a load such as a gear mechanism is connected to the motor. By analyzing the frequency characteristics, it is possible to diagnose operating characteristics such as resonance frequency, responsiveness, stability, and the like of the transmission mechanism.

Patentschrift 2 offenbart, dass ein weißes Rauschen (z. B. ein Sinussignal) hinzugefügt wird, um Frequenzcharakteristiken und eine Resonanzfrequenz zu erfassen, und Patentschrift 3 offenbart, dass die Messgenauigkeit der Frequenzcharakteristiken verbessert wird. Des Weiteren wird in Patentschrift 4 offenbart, dass die Frequenzcharakteristik (Frequenzgewinncharakteristik) eines Motors zum Zeitpunkt eines Diagnosevorgangs für den Antrieb eines Riemens analysiert wird und ein Spannungswert des Riemens durch maschinelles Lernen anhand von Daten in einem Bereich einschließlich einer Resonanzfrequenz geschätzt wird.Patent Document 2 discloses that a white noise (e.g., a sine wave) is added to detect frequency characteristics and a resonance frequency, and Patent Document 3 discloses that the measurement accuracy of the frequency characteristics is improved. Furthermore, Patent Document 4 discloses that the frequency characteristic (frequency gain characteristic) of a motor is analyzed at the time of a diagnosis operation for driving a belt, and a tension value of the belt is estimated by machine learning from data in a range including a resonance frequency.

ZitierlisteCitation list

PatentliteraturPatent literature

Patent document 1: JP 11-262932 A
Patent literature 2: JP 2000-278990 A
Patent document 3: JP 2015-158734 A
Patent Literature 4: JP 2021-060313 A

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Technisches ProblemTechnical problem

Nachdem eine Anomalie der Riemenspannung festgestellt wurde, wird der Bediener über die Anomalie informiert oder der Betrieb wird gestoppt; es werden jedoch keine Kontrollen zur Fortsetzung der Bewegung des Riemens oder des Betriebs durchgeführt. Insbesondere wurde die industrielle Maschine nicht durch Umschalten der Geschwindigkeit und des Drehmoments des Motors zum Antrieb des Riemens auf sichere Betriebsbefehlswerte gesteuert.After a belt tension abnormality is detected, the operator is informed of the abnormality or the operation is stopped; however, no controls are carried out to continue the movement of the belt or the operation. In particular, the industrial machine has not been controlled by switching the speed and torque of the motor driving the belt to safe operating command values.

Wenn ein Bauteil mit hoher Steifigkeit wie ein Lager oder eine Buchse beschädigt wird, muss die industrielle Maschine im Allgemeinen sofort angehalten werden und die Produktion kann nicht fortgesetzt werden. Bei einem Riemen mit einer elastischen Eigenschaft ist es jedoch so, dass selbst bei einer leichten Lockerung des Riemens, wenn die Spannung des Riemens innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, der Riemen nicht sofort in eine fatale Situation gerät (Fehlausrichtung aufgrund des Überspringens von Zähnen des Riemens, Bruch des Riemens und dergleichen), und es ist möglich, den Betrieb und die Produktion fortzusetzen.Generally, when a component with high rigidity such as a bearing or a bushing is damaged, the industrial machine must be stopped immediately and production cannot be continued. However, for a belt with an elastic property, if the tension of the belt is within an allowable range, even if the belt is slightly loosened, the belt will not immediately enter a fatal situation (misalignment due to skipping of teeth of the belt, breakage of the belt, and the like), and it is possible to continue operation and production.

Wenn also festgestellt wird, dass sich der Riemen gelockert hat und die Lockerheit des Riemens innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, soll die Produktion sicher fortgesetzt werden, indem auf den der Riemenspannung zugeordneten Fahrbefehlswert umgeschaltet wird.Therefore, when it is detected that the belt has loosened and the belt looseness is within the allowable range, production should be continued safely by switching to the travel command value associated with the belt tension.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Eine Steuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung erkennt einen Extrempunkt durch Analyse einer Frequenzcharakteristik (z. B. einer Frequenzverstärkungs-Charakteristik) von Rückkopplungsdaten auf der Grundlage der Rückkopplungsdaten (z. B. Geschwindigkeit, Position und Drehmoment), die aus einem Diagnosevorgang zur Diagnose der Spannung in Bezug auf einen Riemen gewonnen wurden. Dann wird die Frequenz des erkannten Extrempunkts als Resonanzfrequenz oder Antiresonanzfrequenz festgelegt, und die Riemenspannung wird auf der Grundlage der Korrelation zwischen der Resonanzfrequenz oder der Antiresonanzfrequenz und der Riemenspannung geschätzt. Erreicht die geschätzte Riemenspannung einen vorbestimmten Alarmwert, wird das obige Problem gelöst, indem ein Betriebsbefehlswert (z. B. ein Geschwindigkeitsbefehlswert und ein Drehmomentbefehlswert) zur Steuerung des Riemenantriebs begrenzt wird oder eine Alarmmeldung ausgegeben wird.A controller according to the present disclosure detects an extreme point by analyzing a frequency characteristic (e.g., a frequency gain characteristic) of feedback data based on the feedback data (e.g., speed, position, and torque) obtained from a diagnostic process for diagnosing tension with respect to a belt. Then, the frequency of the detected extreme point is set as a resonance frequency or anti-resonance frequency, and the belt tension is estimated based on the correlation between the resonance frequency or anti-resonance frequency and the belt tension. When the estimated belt tension reaches a predetermined alarm value, the above problem is solved by limiting an operation command value (e.g., a speed command value and a torque command value) for controlling the belt drive or issuing an alarm message.

Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Steuerung, die die Spannung eines Riemens, der die Leistung einer industriellen Maschine überträgt, schätzt und die Bewegung des Riemens steuert, und die Steuerung umfasst eine Steuereinheit, die einen Diagnosevorgang zum Antreiben des Riemens steuert, eine Einheit zur Datenerfassung, die von dem Diagnosevorgang erhaltene Daten erfasst, eine Speichereinheit für Alarmbedingungen, die eine Tabelle für Alarmbedingungen speichert, in der Alarmbedingungen aufgelistet sind, in denen zumindest ein Bereich der Spannung des Riemens und eine Alarmaktion, die sich auf die Steuerung der industriellen Maschine bezieht, einem Alarmpegel zugeordnet sind, und eine Einheit für Alarmaktions-Befehle, die auf die Speichereinheit für Alarmbedingungen Bezug nimmt und, wenn die Spannung des Riemens, die auf der Grundlage der von der Einheit zur Datenerfassung erfassten Daten erhalten wurde, eine vorbestimmte Alarmbedingung erfüllt, der Steuereinheit befiehlt, eine Alarmaktion entsprechend der erfüllten Alarmbedingung durchzuführen.One aspect of the present disclosure is a controller that estimates the tension of a belt that transmits power of an industrial machine and controls the movement of the belt, and the controller includes a control unit that controls a diagnostic process for driving the belt, a data acquisition unit that acquires data obtained from the diagnostic process, an alarm condition storage unit that stores an alarm condition table listing alarm conditions in which at least a range of the tension of the belt and an alarm action related to the control of the industrial machine are associated with an alarm level, and an alarm action command unit that refers to the alarm condition storage unit and, when the tension of the belt obtained based on the data acquired by the data acquisition unit satisfies a predetermined alarm condition, commands the control unit to perform an alarm action corresponding to the satisfied alarm condition.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Steuerverfahren zum Steuern eines Betriebs eines Riemens, der die Leistung einer industriellen Maschine überträgt, durch Abschätzen der Spannung des Riemens, und das Steuerverfahren umfasst das Steuern eines Diagnosevorgangs zum Antreiben des Riemens, das Erfassen von Daten, die von dem Diagnosevorgang erhalten werden, und das Beziehen auf eine Speichereinheit für Alarmbedingungen, die eine Tabelle für Alarmbedingungen speichert, die Alarmbedingungen auflistet, in denen zumindest ein Bereich der Spannung des Riemens und eine Alarmaktion, die sich auf die Steuerung der industriellen Maschine bezieht, einander in Bezug auf ein Alarmniveau zugeordnet sind, und, in einem Fall, in dem die Spannung des Riemens, die auf der Grundlage der in dem Erfassungsschritt erfassten Daten erhalten wird, eine vorbestimmte Alarmbedingung erfüllt, das Steuern der industriellen Maschine auf der Grundlage einer Alarmaktion, die der erfüllten Alarmbedingung entspricht.Another aspect of the present disclosure is a control method for controlling an operation of a belt that transmits the power of an industrial machine by estimating the tension of the belt, and the control method includes controlling a diagnostic process for driving the belt, acquiring data obtained from the diagnostic process, and referring to an alarm condition storage unit that stores an alarm condition table that lists alarm conditions in which at least a range of the tension of the belt and an alarm action related to the control of the industrial machine are associated with each other with respect to an alarm level, and, in a case where the tension of the belt obtained based on the data acquired in the acquiring step satisfies a predetermined alarm condition, controlling the industrial machine based on an alarm action corresponding to the satisfied alarm condition.

Vorteilhafte Auswirkungen der ErfindungAdvantageous effects of the invention

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung werden selbst in einem Zustand, in dem die Spannung des Riemens gelockert ist, die Drehzahl und das Drehmoment des Motors, der den Riemen antreibt, auf einen Betriebsbefehlswert eines sicheren Niveaus umgeschaltet und der Betrieb wird fortgesetzt, so dass der Ertrag und die Produktivität (Produktionseffizienz) verbessert werden können, wenn die geschätzte Spannung in einen zulässigen Bereich fällt.According to an aspect of the present disclosure, even in a state where the tension of the belt is loosened, the rotation speed and torque of the motor driving the belt are switched to an operation command value of a safe level and the operation is continued, so that the yield and productivity (production efficiency) can be improved when the estimated tension falls within an allowable range.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

1 is a schematic hardware configuration diagram of a controller according to a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic configuration diagram of an injection molding machine.
3 is a block diagram showing a schematic function of the controller according to the first embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing an example of velocity feedback frequency analysis.
5 is a diagram showing an example of a voltage determination table.
6 is a diagram showing an example of an alarm condition table.
7 is a diagram showing an example of an alarm screen displayed by an alarm action command unit.
8th is a schematic hardware configuration diagram of a controller according to a second embodiment of the present invention.
9 is a block diagram showing a schematic function of the controller according to the second embodiment of the present invention.
10 is a schematic hardware configuration diagram of a controller according to another embodiment of the present invention.

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

1 ist ein schematisches Hardware-Konfigurationsdiagramm, das einen Hauptteil einer Steuerung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Steuerung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise als eine Steuerung implementiert werden, die eine industrielle Maschine auf der Grundlage eines Steuerprogramms steuert. Ferner kann die Steuerung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung auf einem Personal Computer montiert werden, der zusammen mit einer Steuerung bereitgestellt wird, die eine industrielle Maschine basierend auf einem Steuerprogramm steuert, oder auf einem Personal Computer, einem Zellcomputer, einem Fog-Computer 6 und einem Cloud-Server 7, die mit der Steuerung über ein drahtgebundenes/drahtloses Netzwerk verbunden sind. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die Steuerung 1 als eine Steuerung montiert ist, die eine Spritzgießmaschine 2 als industrielle Maschine auf der Grundlage eines Steuerprogramms steuert. 1 is a schematic hardware configuration diagram showing a main part of a controller according to a first embodiment of the present invention. A controller 1 according to the present invention can be implemented, for example, as a controller that controls an industrial machine based on a control program. Further, the controller 1 according to the present invention can be mounted on a personal computer provided together with a controller that controls an industrial machine based on a control program, or on a personal computer, a cell computer, a fog computer 6, and a cloud server 7 that are connected to the controller via a wired/wireless network. According to the present embodiment, an example will be described in which the controller 1 is mounted as a controller that controls an injection molding machine 2 as an industrial machine based on a control program.

Eine CPU 11, die in der Steuerung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist, ist ein Prozessor, der die Steuerung 1 als Ganzes steuert. Die CPU 11 liest ein in einem ROM 12 gespeichertes Systemprogramm über einen BUS 22 und steuert die gesamte Steuerung 1 entsprechend dem Systemprogramm. Ein RAM 13 speichert vorübergehend Berechnungsdaten, Anzeigedaten, verschiedene von außen eingegebene Daten und dergleichen.A CPU 11 included in the controller 1 according to the present embodiment is a processor that controls the controller 1 as a whole. The CPU 11 reads a system program stored in a ROM 12 via a BUS 22 and controls the entire controller 1 according to the system program. A RAM 13 temporarily stores calculation data, display data, various data input from the outside, and the like.

Ein nichtflüchtiger Speicher 14 umfasst beispielsweise einen Speicher, der durch eine Batterie (nicht abgebildet), ein Solid-State-Laufwerk (SSD) oder Ähnliches gesichert ist und einen Speicherzustand beibehält, auch wenn die Steuerung 1 ausgeschaltet ist. Der nichtflüchtige Speicher 14 speichert Daten, die von der Spritzgießmaschine 2 erfasst werden, ein Steuerprogramm und Daten, die von einem externen Gerät 72 über eine Schnittstelle 15 gelesen werden, ein Steuerprogramm und Daten, die über ein Eingabegerät 71 eingegeben werden, ein Steuerprogramm und Daten, die von einem anderen Gerät über ein Netzwerk 5 erfasst werden, und ähnliches. Das Steuerprogramm und die Daten, die in dem nichtflüchtigen Speicher 14 gespeichert sind, können im RAM 13 entwickelt werden, wenn sie ausgeführt oder verwendet werden. Im ROM 12 werden verschiedene Systemprogramme, wie z. B. ein bekanntes Analyseprogramm, im Voraus geschrieben.A nonvolatile memory 14 includes, for example, a memory that is backed up by a battery (not shown), a solid-state drive (SSD), or the like, and maintains a storage state even when the controller 1 is turned off. The nonvolatile memory 14 stores data acquired from the injection molding machine 2, a control program and data read from an external device 72 via an interface 15, a control program and data input via an input device 71, a control program and data acquired from another device via a network 5, and the like. The control program and data stored in the nonvolatile memory 14 can be developed in the RAM 13 when they are executed or used. In the ROM 12, various system programs such as a known analysis program are written in advance.

Die Schnittstelle 15 ist eine Schnittstelle zur Verbindung der CPU 11 der Steuerung 1 und des externen Geräts 72, wie z. B. eines USB-Geräts. Zum Beispiel werden ein Steuerprogramm, Einstelldaten und dergleichen, die zur Steuerung der Spritzgießmaschine 2 verwendet werden, von der Seite des externen Geräts 72 gelesen. Darüber hinaus können das Steuerprogramm, die Einstelldaten und dergleichen, die in der Steuerung 1 bearbeitet werden, in der externen Speichereinheit über das externe Gerät 72 gespeichert werden. Eine programmierbare Maschinensteuerung (PMC) 16 führt ein Leiterprogramm aus und gibt über eine E/A-Einheit 19 ein Signal an die Spritzgießmaschine 2 und periphere Geräte (z. B. mehrere Sensoren 3 wie einen Temperatursensor und einen Feuchtigkeitssensor, die an einer Werkzeugwechselvorrichtung angebracht sind, ein Stellglied wie einen Roboter und die Spritzgießmaschine 2) der Spritzgießmaschine 2 aus, um die Spritzgießmaschine 2 zu steuern. Ferner werden Signale von verschiedenen Schaltern eines Bedienfelds, Peripheriegeräten und dergleichen, die im Hauptkörper der Spritzgießmaschine 2 angeordnet sind, empfangen, und nach Durchführung der erforderlichen Signalverarbeitung werden die Signale an die CPU 11 übertragen.The interface 15 is an interface for connecting the CPU 11 of the controller 1 and the external device 72 such as a USB device. For example, a control program, setting data, and the like used to control the injection molding machine 2 are read from the external device 72 side. In addition, the control program, setting data, and the like edited in the controller 1 can be stored in the external storage unit via the external device 72. A programmable machine controller (PMC) 16 executes a ladder program and outputs a signal to the injection molding machine 2 and peripheral devices (e.g., a plurality of sensors 3 such as a temperature sensor and a humidity sensor attached to a mold changing device, an actuator such as a robot, and the injection molding machine 2) of the injection molding machine 2 via an I/O unit 19 to control the injection molding machine 2. Further, signals from various switches of an operation panel, peripheral devices and the like arranged in the main body of the injection molding machine 2 are received, and after performing the necessary signal processing, the signals are transmitted to the CPU 11.

Eine Schnittstelle 20 ist eine Schnittstelle zum Verbinden der CPU der Steuerung 1 und des drahtgebundenen oder drahtlosen Netzwerks 5. Andere industrielle Maschinen 4 wie Werkzeugmaschinen und Elektroerosionsmaschinen, der Fog-Computer 6, der Cloud-Server 7 und dergleichen sind mit dem Netzwerk 5 verbunden und tauschen Daten mit der Steuerung 1 aus.An interface 20 is an interface for connecting the CPU of the controller 1 and the wired or wireless network 5. Other industrial machines 4 such as machine tools and electrical discharge machines, the fog computer 6, the cloud server 7 and the like are connected to the network 5 and exchange data with the controller 1.

Auf einem Anzeigegerät 70 werden alle aus dem Speicher gelesenen Daten, Daten, die als Ergebnis der Ausführung eines Programms usw. erhalten wurden, und ähnliches über die Schnittstelle 17 ausgegeben und angezeigt. Darüber hinaus gibt das Eingabegerät 71, das eine Tastatur, ein Zeigegerät und ähnliches umfasst, Befehle, Daten und ähnliches auf der Grundlage einer Bedienung durch einen Bediener über eine Schnittstelle 18 an die CPU 11 weiter.On a display device 70, all data read from the memory, data obtained as a result of execution of a program, etc., and the like are output and displayed via the interface 17. In addition, the input device 71, which includes a keyboard, a pointing device, and the like, outputs commands, data, and the like to the CPU 11 via an interface 18 based on an operation by an operator.

Ein Achsensteuerkreis 30 zur Steuerung einer in der Spritzgießmaschine 2 enthaltenen Achse empfängt einen Achsenbewegungsbefehlsbetrag von der CPU 11 und gibt einen Achsenbefehl an einen Servo-Verstärker 40 aus. In Reaktion auf diesen Befehl treibt der Servo-Verstärker 40 einen Servomotor 50 an, der die in der Spritzgießmaschine 2 enthaltene Achse bewegt. Der Servomotor 50 der Achse enthält einen Positions-/Geschwindigkeitsdetektor, gibt ein Positions-/Geschwindigkeitsrückkopplungssignal vom Positions-/Geschwindigkeitsdetektor an den Achsensteuerkreis 30 zurück und führt eine Rückkopplungsregelung der Position/Geschwindigkeit durch. Obwohl im Hardware-Konfigurationsdiagramm von 1 nur ein Achsensteuerkreis 30, ein Servo-Verstärker 40 und ein Servomotor 50 dargestellt sind, hängt die tatsächliche Anzahl dieser Komponenten von der Anzahl der Achsen in der zu steuernden Spritzgießmaschine 2 ab. Mindestens einer der Servomotoren 50 ist über einen Riemen als Kraftübertragungseinheit mit einer vorgegebenen Achse der Spritzgießmaschine 2 verbunden.An axis control circuit 30 for controlling an axis included in the injection molding machine 2 receives an axis movement command amount from the CPU 11 and outputs an axis command to a servo amplifier 40. In response to this command, the servo amplifier 40 drives a servo motor 50 that moves the axis included in the injection molding machine 2. The servo motor 50 of the axis includes a position/speed detector, returns a position/speed feedback signal from the position/speed detector to the axis control circuit 30, and performs position/speed feedback control. Although in the hardware configuration diagram of 1 only one axis control circuit 30, one servo amplifier 40 and one servo motor 50 are shown, the actual number of these components depends on the number of axes in the injection molding machine 2 to be controlled. At least one of the servo motors 50 is connected to a predetermined axis of the injection molding machine 2 via a belt as a power transmission unit.

2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm der Spritzgießmaschine 2. Die Spritzgießmaschine 2 umfasst im Wesentlichen eine Formschließeinheit 401 und eine Einspritzeinheit 402. Die Formschließeinheit 401 umfasst eine bewegliche Walze 416 und eine feste Walze 414. Außerdem ist eine bewegliche Seitenform 412 an der beweglichen Walze 416 und eine feste Seitenform 411 an der festen Walze 414 angebracht. Der Servomotor 50 ist an der Spritzgießmaschine 2 angebracht. Durch den Antrieb des Servomotors 50 wird eine Kugelumlaufspindel (nicht abgebildet) über Kraftübertragungsmittel wie einen Riemen 420 und eine Riemenscheibe 422 angetrieben, und die bewegliche Walze 416 kann in Richtung der festen Walze 414 vorwärts oder rückwärts bewegt werden. 2 is a schematic configuration diagram of the injection molding machine 2. The injection molding machine 2 mainly includes a mold clamping unit 401 and an injection unit 402. The mold clamping unit 401 includes a movable roller 416 and a fixed roller 414. In addition, a movable side mold 412 is attached to the movable roller 416 and a fixed side mold 411 is attached to the fixed roller 414. The servo motor 50 is attached to the injection molding machine 2. By driving the servo motor 50, a ball screw (not shown) is driven via power transmission means such as a belt 420 and a pulley 422, and the movable roller 416 can be moved forward or backward toward the fixed roller 414.

Andererseits umfasst die Einspritzeinheit 402 einen Einspritz-Zylinder 426, einen Trichter 436, in dem ein dem Einspritz-Zylinder 426 zuzuführendes Harzmaterial gelagert wird, und eine Düse 440, die an der Spitze des Einspritz-Zylinders 426 vorgesehen ist. Die Einspritzeinheit 402 kann den Einspritz-Zylinder 426 durch den Antrieb eines Servomotors (nicht dargestellt) in Richtung der festen Walze 414 vorwärts oder rückwärts bewegen.On the other hand, the injection unit 402 includes an injection cylinder 426, a hopper 436 in which a resin material to be supplied to the injection cylinder 426 is stored, and a nozzle 440 provided at the tip of the injection cylinder 426. The injection unit 402 can move the injection cylinder 426 forward or backward toward the fixed roller 414 by driving a servo motor (not shown).

Im Formgebungszyklus zur Herstellung eines geformten Produkts führt die Formschließeinheit 401 durch die Bewegung der beweglichen Walze 416 den Schließvorgang der Form durch, und die Einspritzeinheit 402 drückt die Düse 440 gegen die feste Seitenform 411 und spritzt dann das in den Einspritz-Zylinder 426 gewogene Harz in die Form. Diese Vorgänge werden durch einen Befehl der Steuerung 1 (nicht abgebildet) gesteuert.In the molding cycle for producing a molded product, the mold clamping unit 401 performs the mold closing operation by moving the movable roller 416, and the injection unit 402 presses the nozzle 440 against the fixed side mold 411 and then injects the resin weighed in the injection cylinder 426 into the mold. These operations are controlled by a command from the controller 1 (not shown).

Die Sensoren 3 (nicht abgebildet) sind an jedem Teil der Spritzgießmaschine 2 angebracht, und es werden verschiedene physikalische Größen erfasst, die zur Steuerung des Spritzgießvorgangs erforderlich sind. Beispiele für zu erfassende physikalische Größen sind Strom, Spannung, Drehmoment, Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung des Motors in der Antriebseinheit, Innendruck der Form, Temperatur des Einspritz-Zylinders 426, Durchflussmenge des Harzes, Durchflussgeschwindigkeit des Harzes, Vibration und Schall. Die erfasste physikalische Größe wird an die Steuerung 1 gesendet. In der Steuerung 1 wird jede erfasste physikalische Größe im RAM 13, dem nichtflüchtigen Speicher 14 oder ähnlichem gespeichert.The sensors 3 (not shown) are attached to each part of the injection molding machine 2, and various physical quantities required for controlling the injection molding process are detected. Examples of physical quantities to be detected are current, voltage, torque, position, speed, acceleration of the motor in the drive unit, internal pressure of the mold, temperature of the injection cylinder 426, flow rate of the resin, flow rate of the resin, vibration, and sound. The detected physical quantity is sent to the controller 1. In the controller 1, each detected physical quantity is stored in the RAM 13, the nonvolatile memory 14, or the like.

Wenn der Riemen 420 locker wird, verringert sich die Reibungskraft zwischen dem Riemen 420 und der Riemenscheibe 422, der Widerstand gegen die Zentrifugalkraft, die erzeugt wird, wenn der Riemen 420 rotierend angetrieben wird, verringert sich, und die vom Servomotor 50 erhaltene Kraftübertragungsfähigkeit wird reduziert. Wenn die Spannung des Riemens 420 abnimmt, schwimmt der Riemen 420, gleitet der Riemen 420, wenn der Riemen 420 ein Flachriemen oder ein Keilriemen ist, oder es kommt zu Zahnsprüngen, wenn der Riemen ein Zahnriemen ist. Infolgedessen verschlechtert sich die Positioniergenauigkeit des Steuerziels (z. B. eine Übertragungsmechanismus-Einheit wie eine angetriebene Riemenscheibe 422, ein Kniehebel (nicht abgebildet) oder eine bewegliche Walze 416 und eine Form) durch den Riemen 420, und die Antriebskraft durch den Servomotor 50 kann nicht ausreichend auf das Steuerziel übertragen werden. Wenn der Betrieb in einer solchen Situation fortgesetzt wird, ist es notwendig, den Steuerbefehl entsprechend der Situation zu ändern.When the belt 420 becomes loose, the frictional force between the belt 420 and the pulley 422 decreases, the resistance to the centrifugal force generated when the belt 420 is rotationally driven decreases, and the power transmission capability obtained by the servo motor 50 is reduced. When the tension of the belt 420 decreases, the belt 420 floats, the belt 420 slides if the belt 420 is a flat belt or a V-belt, or tooth jumps occur if the belt is a toothed belt. As a result, the positioning accuracy of the control target (e.g., a transmission mechanism unit such as a driven pulley 422, a toggle lever (not shown), or a movable roller 416 and a mold) by the belt 420 deteriorates, and the driving force by the servo motor 50 cannot be sufficiently transmitted to the control target. When the operation is continued in such a situation, it is necessary to change the control command according to the situation.

3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Funktionen der Steuerung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Jede Funktion, die in der Steuerung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist, wird durch die CPU 11 realisiert, die in der in 1 dargestellten Steuerung 1 enthalten ist und ein Systemprogramm ausführt und den Betrieb jeder Einheit der Steuerung 1 steuert. 3 is a schematic block diagram showing the functions of the controller 1 according to the first embodiment of the present invention. Each function included in the controller 1 according to the present embodiment is realized by the CPU 11 which is in the form shown in 1 shown controller 1 and executes a system program and controls the operation of each unit of the controller 1.

Die Steuerung 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Steuereinheit 110, eine Einheit zur Datenerfassung 120, eine Detektionseinheit 130, eine Einheit zur Schätzung der Spannung 150 und eine Einheit für Alarm-Aktionsbefehle 160. In dem RAM 13 oder dem nichtflüchtigen Speicher 14 der Steuerung 1 wird ein Steuerprogramm 200 zur Steuerung des in der Spritzgießmaschine 2 enthaltenen Servomotors 50 im Voraus gespeichert, und es werden im Voraus eine Speichereinheit für erfasste Daten 210 als ein Bereich zum Speichern von Daten, die durch die Einheit zur Datenerfassung 120 von dem Servomotor 50, dem Sensor 3 oder dergleichen, eine Speichereinheit für Alarmbedingungen 220 als ein Bereich, in dem Alarmbedingungen im Voraus gespeichert werden, und eine Speichereinheit für Tabellen der Spannungsschätzung 152 als ein Bereich, in dem eine Tabelle der Spannungsschätzung im Voraus gespeichert wird, die eine Beziehung zwischen einer Resonanzfrequenz oder einer Antiresonanzfrequenz und einer Spannung eines Riemens definiert.The controller 1 of the present embodiment includes a control unit 110, a data acquisition unit 120, a detection unit 130, a voltage estimation unit 150, and an alarm action command unit 160. In the RAM 13 or the nonvolatile memory 14 of the controller 1, a control program 200 for controlling the servo motor 50 included in the injection molding machine 2 is stored in advance, and a detected data storage unit 210 as an area for storing data acquired by the data acquisition unit 120 from the servo motor 50, the sensor 3, or the like, an alarm condition storage unit 220 as an area in which alarm conditions are stored in advance, and a detection unit 230 as an area for storing alarm conditions are stored in advance. and a tension estimation table storage unit 152 as an area in which a tension estimation table defining a relationship between a resonance frequency or an anti-resonance frequency and a tension of a belt is stored in advance.

Die Steuereinheit 110 wird durch die in der in 1 dargestellten Steuerung 1 enthaltene CPU 11 realisiert, die ein aus dem ROM 12 gelesenes Systemprogramm ausführt und hauptsächlich die arithmetische Verarbeitung durch die CPU 11 unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14, die Steuerverarbeitung jeder Einheit der Spritzgießmaschine 2 unter Verwendung des Achsensteuerkreises 30 und des PMC 16 sowie die Eingabe-/Ausgabeverarbeitung über die Schnittstelle 18 durchführt. Die Steuereinheit 110 analysiert den Block des Steuerprogramms 200 und steuert jede Einheit der Spritzgießmaschine 2 basierend auf dem Analyseergebnis. Wenn beispielsweise der Block des Steuerprogramms 200 eine Anweisung zum Antrieb jeder Achse der Spritzgießmaschine 2 gibt, erzeugt die Steuereinheit 110 Bewegungsbefehlsdaten entsprechend der Anweisung durch den Block und gibt die Bewegungsbefehlsdaten an den Servomotor 50 aus. Außerdem erzeugt die Steuereinheit 110 ein vorbestimmtes Signal für den Betrieb der Peripherievorrichtung, wie z.B. der an der Spritzgießmaschine 2 angebrachten Sensoren 3, und gibt das Signal an den PMC 16 aus, wenn der Block des Steuerprogramms 200 einen Befehl zum Betrieb einer Peripherievorrichtung gibt. Darüber hinaus kann die Steuereinheit 110 einen allgemeinen Befehl zur Steuerung der Spritzgießmaschine 2, wie z.B. die Harzeinspritzung, an die Spritzgießmaschine 2 entsprechend dem Befehl eines Blocks des Steuerprogramms 200 ausgeben. Andererseits erfasst die Steuereinheit 110 die Positionsrückmeldung, die Geschwindigkeitsrückmeldung, die Drehmomentrückmeldung des Servomotors 50 und die von den Sensoren 3, wie dem Temperatursensor und dem Feuchtigkeitssensor, erfassten Daten und gibt die Daten an die Einheit zur Datenerfassung 120 aus.The control unit 110 is controlled by the 1 The control unit 110 is implemented by the CPU 11 included in the controller 1 shown in FIG. 1, which executes a system program read from the ROM 12 and mainly performs arithmetic processing by the CPU 11 using the RAM 13 and the nonvolatile memory 14, control processing of each unit of the injection molding machine 2 using the axis control circuit 30 and the PMC 16, and input/output processing via the interface 18. The control unit 110 analyzes the block of the control program 200 and controls each unit of the injection molding machine 2 based on the analysis result. For example, when the block of the control program 200 gives an instruction to drive each axis of the injection molding machine 2, the control unit 110 generates motion command data according to the instruction by the block and outputs the motion command data to the servo motor 50. In addition, the control unit 110 generates a predetermined signal for operating the peripheral device such as the sensors 3 attached to the injection molding machine 2, and outputs the signal to the PMC 16 when the block of the control program 200 gives a command to operate a peripheral device. In addition, the control unit 110 can output a general command for controlling the injection molding machine 2 such as resin injection to the injection molding machine 2 according to the command of a block of the control program 200. On the other hand, the control unit 110 acquires the position feedback, the speed feedback, the torque feedback of the servo motor 50, and the data acquired from the sensors 3 such as the temperature sensor and the humidity sensor, and outputs the data to the data acquisition unit 120.

Das Steuerprogramm 200 enthält einen Block, der eine Anweisung gibt, um den Servomotor 50, der den Riemen im Voraus antreibt, zu veranlassen, einen Wobbelbetrieb mit einer Drehgeschwindigkeit (Frequenz) in einem vorbestimmten Bereich durchzuführen. Darüber hinaus enthält das Steuerprogramm 200 einen Block, der einen Befehl zum Erfassen von Positionsrückmeldungen, Geschwindigkeitsrückmeldungen und Drehmomentrückmeldungen des Servomotors 50 während des Wobbelbetriebs als Zeitreihendaten gibt, und ferner einen Block, der einen Befehl zum Erfassen von Daten durch die Sensoren 3 zumindest zu Beginn des Wobbelbetriebs, während des Wobbelbetriebs oder am Ende des Wobbelbetriebs gibt.The control program 200 includes a block giving an instruction to cause the servo motor 50, which drives the belt in advance, to perform a sweep operation at a rotation speed (frequency) in a predetermined range. In addition, the control program 200 includes a block giving an instruction to acquire position feedback, speed feedback, and torque feedback of the servo motor 50 during the sweep operation as time series data, and further a block giving an instruction to acquire data by the sensors 3 at least at the start of the sweep operation, during the sweep operation, or at the end of the sweep operation.

Die Einheit zur Datenerfassung 120 erfasst Rückkopplungsdaten wie Positionsrückkopplung, Geschwindigkeitsrückkopplung und Drehmomentrückkopplung, die vom Servomotor 50 während des Betriebs der Spritzgießmaschine 2 erfasst werden, sowie Daten, die von den Sensoren 3 erfasst werden, und speichert die erfassten Daten in der Speichereinheit für erfasste Daten 210. Die von der Einheit zur Datenerfassung 120 erfassten Rückkopplungsdaten wie Positionsrückkopplung, Geschwindigkeitsrückkopplung und Drehmomentrückkopplung sind Zeitreihendaten. Die von der Einheit zur Datenerfassung 120 erfassten Daten können ein Datenwert sein, der zu einem vorbestimmten Zeitpunkt erfasst wird. Beachten Sie, dass die Einheit zur Datenerfassung 120 Daten, die in der industriellen Maschine 4 erfasst werden, von einer anderen industriellen Maschine 4 über das Netzwerk 5 erfassen kann. Darüber hinaus können auch Daten erfasst werden, die vom Bediener über das Eingabegerät 71 oder über das externe Gerät 72 eingegeben werden.The data acquisition unit 120 acquires feedback data such as position feedback, speed feedback, and torque feedback acquired from the servo motor 50 during operation of the injection molding machine 2, as well as data acquired from the sensors 3, and stores the acquired data in the acquired data storage unit 210. The feedback data such as position feedback, speed feedback, and torque feedback acquired by the data acquisition unit 120 is time series data. The data acquired by the data acquisition unit 120 may be a data value acquired at a predetermined time. Note that the data acquisition unit 120 may acquire data acquired in the industrial machine 4 from another industrial machine 4 via the network 5. In addition, data input by the operator via the input device 71 or via the external device 72 may also be acquired.

Die Detektionseinheit 130 berechnet aus den von der Einheit zur Datenerfassung 120 erfassten Daten Frequenzgangdaten, die die Frequenzcharakteristiken anzeigen. Dann werden die berechneten Frequenzgangdaten analysiert, um Extrempunkte der Frequenzgangdaten zu erkennen. Der Extremwertpunkt ist ein Punkt, der lokal einen Maximalwert (lokaler Maximalwert) oder einen Minimalwert (lokaler Minimalwert) in der Nähe des Extremwertes annimmt. Die Frequenz des ermittelten Extrempunkts ist ein Kandidat für die Resonanzfrequenz oder die Antiresonanzfrequenz. Zum Beispiel ist die Frequenz mit dem lokalen Maximalwert ein Kandidat für die Resonanzfrequenz, und die Frequenz mit dem lokalen Minimalwert ist ein Kandidat für die Antiresonanzfrequenz. Die Detektionseinheit 130 gibt die Frequenz (Resonanzfrequenz und Antiresonanzfrequenz) des erfassten Extrempunkts an die Einheit zur Schätzung der Spannung 150 aus.The detection unit 130 calculates frequency response data indicating the frequency characteristics from the data acquired by the data acquisition unit 120. Then, the calculated frequency response data is analyzed to detect extreme points of the frequency response data. The extreme value point is a point that locally takes a maximum value (local maximum value) or a minimum value (local minimum value) near the extreme value. The frequency of the detected extreme point is a candidate for the resonance frequency or the anti-resonance frequency. For example, the frequency with the local maximum value is a candidate for the resonance frequency, and the frequency with the local minimum value is a candidate for the anti-resonance frequency. The detection unit 130 outputs the frequency (resonance frequency and anti-resonance frequency) of the detected extreme point to the voltage estimation unit 150.

Zum Beispiel berechnet die Detektionseinheit 130 Frequenzgangdaten, die Frequenzverstärkungseigenschaften anzeigen, die durch die Durchführung einer Frequenzanalyse der Rückkopplungsdaten des Servomotors 50, die in der Speichereinheit für erfasste Daten 210 gespeichert sind, erhalten werden. Die Frequenzgangdaten können Daten sein, die durch Abtasten eines Wertes in einem Frequenzbereich eines vorbestimmten Bereichs bei einem vorbestimmten Frequenzzyklus erhalten werden. 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Frequenzanalyse der Drehzahlrückführung zeigt. Im Beispiel von 4 werden die Extrempunkte P0, P1, P2, ... erfasst, die lokalen Maximalwerte werden durch schwarze Kreise und die lokalen Minimalwerte durch weiße Kreise angezeigt. In dem Diagramm wird ein erster lokaler Minimalwert der Verstärkung an der Position der Frequenz fa, ein erster lokaler Maximalwert an der Position der Frequenz fb, ein zweiter lokaler Minimalwert an der Position der Frequenz fc, ein zweiter lokaler Maximalwert an der Position der Frequenz fd und einige andere Extremwerte erfasst. Die Detektionseinheit 130 analysiert die Änderungen in den Werten der Frequenzgangdaten und erkennt solche lokalen Maximalwerte und lokalen Minimalwerte. Bei der Erfassung der Extremwerte aus den Frequenzgangdaten, die die Frequenzcharakteristiken anzeigen, kann die Detektionseinheit 130 eine Nivellierung wie einen gleitenden Mittelwert oder eine lokale Regression an den Frequenzgangdaten durchführen, um Rauschen oder Ähnliches zu entfernen. Die Frequenzgangdaten können Frequenzgangdaten sein, die Frequenz-Phasen-Charakteristika anzeigen.For example, the detection unit 130 calculates frequency response data indicating frequency gain characteristics obtained by performing frequency analysis on the feedback data of the servo motor 50 stored in the detected data storage unit 210. The frequency response data may be data obtained by sampling a value in a frequency range of a predetermined range at a predetermined frequency cycle. 4 is a diagram showing an example of frequency analysis of speed feedback. In the example of 4 the extreme points P0, P1, P2, ... are recorded, the local maxi values are indicated by black circles and the local minimum values are indicated by white circles. In the diagram, a first local minimum value of the gain at the position of frequency fa, a first local maximum value at the position of frequency fb, a second local minimum value at the position of frequency fc, a second local maximum value at the position of frequency fd and some other extreme values are detected. The detection unit 130 analyzes the changes in the values of the frequency response data and detects such local maximum values and local minimum values. In detecting the extreme values from the frequency response data indicating the frequency characteristics, the detection unit 130 may perform leveling such as a moving average or a local regression on the frequency response data to remove noise or the like. The frequency response data may be frequency response data indicating frequency-phase characteristics.

Die Einheit zur Schätzung der Spannung 150 schätzt den Spannungswert des an der Spritzgießmaschine 2 befestigten Riemens auf der Grundlage der Frequenz (Resonanzfrequenz oder Antiresonanzfrequenz) der von der Detektionseinheit 130 erfassten Extrempunkte. Die Einheit zur Schätzung der Spannung 150 umfasst die Speichereinheit für Tabellen der Spannungsschätzung 152 und eine Schätzungseinheit 154.The tension estimation unit 150 estimates the tension value of the belt attached to the injection molding machine 2 based on the frequency (resonance frequency or anti-resonance frequency) of the extreme points detected by the detection unit 130. The tension estimation unit 150 includes the tension estimation table storage unit 152 and an estimation unit 154.

Die Schätzungseinheit 154 bezieht sich auf die Tabelle der Spannungsschätzung, die in der Speichereinheit für Tabellen der Spannungsschätzung 152 gespeichert ist, und schätzt einen Spannungswert des Riemens auf der Grundlage der Frequenz (Resonanzfrequenz oder Antiresonanzfrequenz) der von der Detektionseinheit 130 erfassten Extrempunkte. 5 zeigt ein Beispiel für die Tabelle der Spannungsschätzung, die in der Speichereinheit für Tabellen der Spannungsschätzung 152 gespeichert ist. Wie in 5 dargestellt, ist die Tabelle der Spannungsschätzung eine Tabelle, die Spannungsschätzungsbedingungen auflistet, die eine Korrespondenzbeziehung zwischen einem Bereich einer Resonanzfrequenz oder einer Antiresonanzfrequenz und einem Riemenspannungsschätzwert für jeden Maschinentyp und jeden Riementyp definieren. In der in 5 dargestellten Tabelle der Spannungsschätzung ist die Korrespondenzbeziehung zwischen dem Bereich der primären Antiresonanzfrequenz und dem Riemenspannungsschätzwert definiert. Diese Tabelle der Spannungsschätzung kann beispielsweise auf der Grundlage von Daten erstellt werden, die durch die Durchführung eines Versuchs im Voraus und die Messung der Riemenspannung mit einem Spannungsmessgerät, wie z. B. einem Ultraschall-Riemen-Tensiometer, gewonnen wurden. Die Schätzungseinheit 154 liest den Schätzwert für die Riemenspannung, der der Frequenz des von der Detektionseinheit 130 erfassten Extrempunkts entspricht, aus der Tabelle der Spannungsschätzung aus und gibt den gelesenen Schätzwert für die Riemenspannung als Schätzwert für die Spannung des Riemens aus. Zum Beispiel in einem Fall, in dem der Maschinentyp eine kleine Spritzgießmaschine ist, der Riementyp ein Standardriemen ist und die primäre Antiresonanzfrequenz, die von der Detektionseinheit 130 erfasst wird, 120 [Hz] beträgt, kann die Schätzungseinheit 154 110 [N] als Riemenspannungsschätzwert durch Bezugnahme auf die Tabelle der Spannungsschätzung erfassen.The estimation unit 154 refers to the tension estimation table stored in the tension estimation table storage unit 152 and estimates a tension value of the belt based on the frequency (resonance frequency or anti-resonance frequency) of the extreme points detected by the detection unit 130. 5 shows an example of the voltage estimation table stored in the voltage estimation table storage unit 152. As shown in 5 As shown in Figure 1, the tension estimation table is a table that lists tension estimation conditions that define a correspondence relationship between a range of a resonance frequency or an anti-resonance frequency and a belt tension estimation value for each machine type and each belt type. In the table shown in Figure 1, 5 In the tension estimation table shown in Fig. 15, the correspondence relationship between the range of the primary anti-resonance frequency and the belt tension estimation value is defined. This tension estimation table can be prepared, for example, based on data obtained by conducting an experiment in advance and measuring the belt tension with a tension measuring device such as an ultrasonic belt tensiometer. The estimation unit 154 reads the belt tension estimation value corresponding to the frequency of the extreme point detected by the detection unit 130 from the tension estimation table, and outputs the read belt tension estimation value as the belt tension estimation value. For example, in a case where the machine type is a small injection molding machine, the belt type is a standard belt, and the primary anti-resonance frequency detected by the detection unit 130 is 120 [Hz], the estimation unit 154 may detect 110 [N] as the belt tension estimation value by referring to the tension estimation table.

Die Spannung des Riemens als Ergebnis der Schätzung durch die Schätzungseinheit 154 kann beispielsweise auf dem Anzeigegerät 70 angezeigt und ausgegeben werden. Darüber hinaus können die Daten über das Netzwerk 5 an einen Personal Computer wie ein Überwachungsterminal, den Fog-Computer 6 oder den Cloud-Server 7 übertragen und ausgegeben werden.For example, the tension of the belt as a result of estimation by the estimation unit 154 can be displayed and output on the display device 70. In addition, the data can be transmitted and output to a personal computer such as a monitoring terminal, the fog computer 6 or the cloud server 7 via the network 5.

Wenn der von der Einheit zur Schätzung der Spannung 150 geschätzte Wert der Riemenspannung die Alarmbedingung erfüllt, befiehlt die Einheit für Alarmaktions-Befehle 160 der Steuereinheit 110, eine Alarmaktion entsprechend der erfüllten Alarmbedingung durchzuführen. 6 veranschaulicht ein Beispiel der Tabelle für Alarmbedingungen, die in der Speichereinheit für Alarmbedingungen 220 gespeichert ist, auf die sich die Einheit für Alarmaktions-Befehle 160 bezieht. Wie in 6 dargestellt, ist die Tabelle für Alarmbedingungen eine Tabelle, die Alarmbedingungen auflistet, die durch die Zuordnung zumindest des Bereichs der Riemenspannung und der Alarmaktion in Bezug auf die Steuerung der Spritzgießmaschine 2 zu jeder Alarmstufe für jeden Maschinentyp und Riementyp definiert sind. Beispiele für die Alarmaktion im Zusammenhang mit der Steuerung sind die Begrenzung der Drehzahl oder des Drehmoments des Servomotors 50, das Anlegen einer Bremse zum Abbremsen der Bewegung des Servomotors 50, die Anzeige einer Alarmmeldung und eine Betriebsfortsetzungsbedingung (eine Obergrenze für die Betriebsfortsetzungszeit, eine Obergrenze für die Produktionszahl und dergleichen). Die Tabelle für Alarmbedingungen kann beispielsweise durch die Durchführung eines Haltbarkeitstests in einem Fall erstellt werden, in dem der Riemen im Voraus auf eine vorbestimmte Spannung eingestellt wird, und durch die Bestimmung einer Drehgeschwindigkeit, eines Drehmoments, einer Betriebsdauer und dergleichen, bei der die Spritzgießmaschine 2 sicher und ohne Fehler betrieben werden kann.When the belt tension value estimated by the tension estimation unit 150 satisfies the alarm condition, the alarm action command unit 160 commands the control unit 110 to perform an alarm action corresponding to the satisfied alarm condition. 6 illustrates an example of the alarm condition table stored in the alarm condition storage unit 220 to which the alarm action command unit 160 refers. As shown in 6 , the alarm condition table is a table that lists alarm conditions defined by allocating at least the range of the belt tension and the alarm action related to the control of the injection molding machine 2 to each alarm level for each machine type and belt type. Examples of the alarm action related to the control include limiting the rotation speed or torque of the servo motor 50, applying a brake to slow down the movement of the servo motor 50, displaying an alarm message, and an operation continuation condition (an upper limit for the operation continuation time, an upper limit for the production number, and the like). The alarm condition table can be prepared, for example, by conducting a durability test in a case where the belt is adjusted to a predetermined tension in advance, and determining a rotation speed, torque, operation time, and the like at which the injection molding machine 2 can be operated safely and without failure.

Die Einheit für Alarmaktions-Befehle 160 kann der Steuereinheit 110 befehlen, die Alarmaktion zu steuern und gleichzeitig eine Alarmstufe, den Inhalt der Betriebsbeschränkung und dergleichen auf dem Anzeigegerät 70 anzuzeigen. 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Alarmbildschirms zeigt, der auf dem Anzeigegerät 70 durch die Einheit für Alarmaktions-Befehle 160 angezeigt wird. Der Alarmbildschirm kann zusätzlich zur aktuellen Alarmstufe einen aktuellen Schätzwert der Riemenspannung, ein Diagramm, das einen zeitlichen Übergang bis zur Gegenwart anzeigt, und ähnliches enthalten. Darüber hinaus kann als spezifischer Inhalt der Alarmaktion der Inhalt der Beschränkung des Servomotors 50, die verbleibende Dauer des Betriebs und Ähnliches angezeigt werden.The alarm action command unit 160 can command the control unit 110 to control the alarm action and at the same time specify an alarm level, the content of the operation restriction and the like. on the display device 70. 7 is a diagram showing an example of an alarm screen displayed on the display device 70 by the alarm action command unit 160. The alarm screen may include, in addition to the current alarm level, a current estimated value of the belt tension, a graph showing a time transition to the present, and the like. In addition, as the specific content of the alarm action, the content of the limitation of the servo motor 50, the remaining duration of operation, and the like may be displayed.

Die Steuerung 1 mit der oben beschriebenen Konfiguration schätzt die Spannung des Riemens anhand der von der vorhandenen Steuerung erhaltenen Rückmeldedaten, ohne dass ein Messgerät, wie z. B. ein Ultraschall-Riemen-Tensiometer, verwendet wird. Selbst in einem Zustand, in dem die Spannung des Riemens nachlässt, wird, wenn die geschätzte Spannung innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, der Betrieb fortgesetzt, indem die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment des Motors, der den Riemen antreibt, auf einen Betriebsbefehlswert eines sicheren Niveaus umgeschaltet werden, ohne den Betrieb der Maschine anzuhalten, so dass der Ertrag und die Produktivität (Produktionseffizienz) verbessert werden können. Da der Betrieb fortgesetzt wird, ohne dass die Maschine übermäßig belastet wird, selbst wenn der Riemen locker wird, ist es möglich, das Fortschreiten des Verschleißes und der Verschlechterung des Riemens zu unterdrücken und die Betriebslebensdauer der Maschine zu verlängern.The controller 1 having the configuration described above estimates the tension of the belt from the feedback data obtained from the existing controller without using a measuring device such as an ultrasonic belt tensiometer. Even in a state where the tension of the belt is loosening, if the estimated tension is within the allowable range, the operation is continued by switching the rotation speed and torque of the motor driving the belt to an operation command value of a safe level without stopping the operation of the machine, so that the yield and productivity (production efficiency) can be improved. Since the operation is continued without imposing excessive load on the machine even if the belt becomes loose, it is possible to suppress the progression of wear and deterioration of the belt and extend the service life of the machine.

Wenn der Betrieb der Maschine in dem Moment gestoppt wird, in dem eine fatale Situation (Fehlausrichtung aufgrund des Überspringens von Zähnen des Riemens, Bruch des Riemens usw.) im Riemen auftritt, kann ein beweglicher Teil der Maschine und der Produktionsausrüstung beschädigt werden, und eine große Anzahl von Arbeitsstunden und Arbeitskräften sind für die Wiederherstellung der Produktion erforderlich. Die Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann jedoch die Maschine in einem sicheren Zustand anhalten (sicherer Standby-Prozess im Produktionsprozess), wenn die Alarmstufe erreicht wird, und kann unerwartete Produktionsstörungen und sekundäre Katastrophen vermeiden.If the operation of the machine is stopped at the moment when a fatal situation (misalignment due to skipping of teeth of the belt, breakage of the belt, etc.) occurs in the belt, a moving part of the machine and production equipment may be damaged, and a large number of man-hours and manpower are required to restore production. However, the controller according to the present embodiment can stop the machine in a safe state (safe standby process in the production process) when the alarm level is reached, and can avoid unexpected production disruptions and secondary disasters.

Da die Anomalie des Riemens erkannt und gemeldet wird, wenn die Spannung des Riemens nachlässt, bevor es zu einem fatalen Ausfall kommt, kann der Bediener Wartungsteile und -ausrüstung wie einen neuen Riemen und ein Messgerät vorbereiten, bevor die Maschine kaputt ist, und Wartungsarbeiten (Inspektion und Wartung) wie den Austausch des Riemens durchführen. Auf diese Weise wird die Stillstandzeit der Maschine reduziert und die vorbeugende Wartung realisiert.Since the abnormality of the belt is detected and reported when the tension of the belt is loosened before a fatal failure occurs, the operator can prepare maintenance parts and equipment such as a new belt and a measuring device before the machine is broken, and carry out maintenance work (inspection and maintenance) such as replacing the belt. In this way, the machine downtime is reduced and preventive maintenance is realized.

8 ist ein schematisches Hardware-Konfigurationsdiagramm, das ein Hauptteil einer Steuerung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Steuerung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung lernt eine Korrelation zwischen Frequenzgangdaten, die erhalten werden, wenn der an der Spritzgießmaschine 2 als industrielle Maschine angebrachte Riemen mit einer Rotationsgeschwindigkeit (Frequenz) in einem vorbestimmten Bereich überfahren wird, und einer Spannung des Riemens. Darüber hinaus wird die Spannung des Riemens unter Verwendung eines Lernmodells als Lernergebnis geschätzt. Die Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat die gleiche Konfiguration wie die Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform, außer dass die Steuerung einen Maschinen-Einlerngerät enthält. 8th is a schematic hardware configuration diagram showing a main part of a controller according to a second embodiment of the present invention. The controller 1 according to the present invention learns a correlation between frequency response data obtained when the belt attached to the injection molding machine 2 as an industrial machine is run at a rotation speed (frequency) in a predetermined range and a tension of the belt. Moreover, the tension of the belt is estimated using a learning model as a learning result. The controller according to the present embodiment has the same configuration as the controller according to the first embodiment, except that the controller includes a machine teaching device.

Eine Schnittstelle 21, die in der Steuerung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist, ist eine Schnittstelle zur Verbindung der CPU 11 und einem Maschinen-Einlerngerät 300. Das Maschinen-Einlerngerät 300 umfasst einen Prozessor 301, der das gesamte Maschinen-Einlerngerät 300 steuert, einen ROM 302, der ein Systemprogramm und ähnliches speichert, einen RAM 303 zur Durchführung einer temporären Speicherung in jedem Prozess, der mit dem maschinellen Lernen zusammenhängt, und einen nichtflüchtigen Speicher 304, der zur Speicherung eines Lernmodells und ähnlichem verwendet wird. Das Maschinen-Einlerngerät 300 kann jede Information (z.B. Daten, die einen Betriebszustand eines Servomotors 50 anzeigen, einen Erfassungswert von Sensoren 3, wie z.B. einem Temperatursensor und einem Feuchtigkeitssensor (nicht dargestellt), und dergleichen), die von der Steuerung 1 über die Schnittstelle 21 erfasst werden kann, beobachten. Darüber hinaus erfasst die Steuerung 1 ein Verarbeitungsergebnis, das von dem Maschinen-Einlerngerät 300 über die Schnittstelle 21 ausgegeben wird, speichert oder zeigt das erfasste Ergebnis an und überträgt das erfasste Ergebnis über ein Netzwerk 5 oder dergleichen an eine andere Vorrichtung.An interface 21 included in the controller 1 according to the present embodiment is an interface for connecting the CPU 11 and a machine teaching device 300. The machine teaching device 300 includes a processor 301 that controls the entire machine teaching device 300, a ROM 302 that stores a system program and the like, a RAM 303 for performing temporary storage in each process related to machine learning, and a nonvolatile memory 304 used for storing a learning model and the like. The machine teaching device 300 can observe any information (e.g., data indicating an operating state of a servo motor 50, a detection value of sensors 3 such as a temperature sensor and a humidity sensor (not shown), and the like) that can be acquired by the controller 1 via the interface 21. In addition, the controller 1 acquires a processing result output from the machine teaching device 300 via the interface 21, stores or displays the acquired result, and transmits the acquired result to another device via a network 5 or the like.

9 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Funktionen der Steuerung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Jede Funktion, die in der Steuerung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist, wird durch die CPU 11, die in der Steuerung 1 enthalten ist, und den Prozessor 301, der in dem in 5 dargestellten Maschinen-Einlerngerät 300 enthalten ist, realisiert, die ein Systemprogramm ausführen und den Betrieb jeder Einheit der Steuerung 1 und des Maschinen-Einlerngeräts 300 steuern. 9 is a schematic block diagram showing the functions of the controller 1 according to the second embodiment of the present invention. Each function included in the controller 1 according to the present embodiment is performed by the CPU 11 included in the controller 1 and the processor 301 included in the 5 shown machine teaching device 300, which execute a system program and control the operation of each unit of the controller 1 and the machine teaching device 300.

Die Steuerung 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Steuereinheit 110, eine Einheit zur Datenerfassung 120, eine Detektionseinheit 130, eine Einheit zur Schätzung der Spannung 150 und eine Einheit für Alarm-Aktionsbefehle 160. In dem RAM 13 oder dem nichtflüchtigen Speicher 14 der Steuerung 1 wird ein Steuerprogramm 200 zur Steuerung des in der Spritzgießmaschine 2 enthaltenen Servomotors 50 im Voraus gespeichert, und es werden im Voraus eine Speichereinheit für erfasste Daten 210 als ein Bereich zum Speichern von Daten, die von der Einheit zur Datenerfassung 120 von dem Servomotor 50, den Sensoren 3 und dergleichen erfasst werden, und eine Speichereinheit für Alarmbedingungen 220 als ein Bereich, in dem Alarmbedingungen im Voraus gespeichert werden, bereitgestellt.The controller 1 of the present embodiment comprises a control unit 110, a data acquisition unit 120, a detection unit 130, a voltage estimation unit 150, and an alarm action command unit 160. In the RAM 13 or the nonvolatile memory 14 of the controller 1, a control program 200 for controlling the servo motor 50 included in the injection molding machine 2 is stored in advance, and a detected data storage unit 210 as an area for storing data detected by the data acquisition unit 120 from the servo motor 50, the sensors 3, and the like, and an alarm condition storage unit 220 as an area in which alarm conditions are stored in advance are provided in advance.

Die Einheit zur Schätzung der Spannung 150 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in dem Maschinen-Einlerngerät 300 montiert. Darüber hinaus wird eine Speichereinheit für Lernmodelle 158, die ein Bereich zum Speichern eines Lernmodells ist, im Voraus im RAM 303 oder im nichtflüchtigen Speicher 304 des Maschinen-Einlerngeräts 300 vorbereitet.The voltage estimation unit 150 according to the present embodiment is mounted in the machine teaching device 300. Moreover, a learning model storage unit 158, which is an area for storing a learning model, is prepared in advance in the RAM 303 or the nonvolatile memory 304 of the machine teaching device 300.

Die Steuereinheit 110, die Einheit zur Datenerfassung 120, die Detektionseinheit 130 und die Einheit für Alarm-Aktionsbefehle 160 gemäß der vorliegenden Ausführungsform haben ähnliche Funktionen wie die Steuereinheit 110, die Einheit zur Datenerfassung 120, die Detektionseinheit 130 und die Einheit für Alarm-Aktionsbefehle 160 gemäß der ersten Ausführungsform.The control unit 110, the data acquisition unit 120, the detection unit 130, and the alarm action command unit 160 according to the present embodiment have similar functions to the control unit 110, the data acquisition unit 120, the detection unit 130, and the alarm action command unit 160 according to the first embodiment.

Die Einheit zur Schätzung der Spannung 150 gemäß der vorliegenden Ausführungsform lernt und schätzt den Spannungswert des an der Spritzgießmaschine 2 befestigten Riemens auf der Grundlage der Frequenz (Resonanzfrequenz oder Antiresonanzfrequenz) des von der Detektionseinheit 130 erfassten Extrempunkts. Die Einheit zur Schätzung der Spannung 150 umfasst eine Schätzungseinheit 154, eine Lerneinheit 156 und die Speichereinheit für Lernmodelle 158.The tension estimation unit 150 according to the present embodiment learns and estimates the tension value of the belt attached to the injection molding machine 2 based on the frequency (resonance frequency or anti-resonance frequency) of the extreme point detected by the detection unit 130. The tension estimation unit 150 includes an estimation unit 154, a learning unit 156, and the learning model storage unit 158.

Die Lerneinheit 156 erzeugt oder aktualisiert ein Lernmodell, indem sie maschinelles Lernen unter Verwendung von Lerndaten (Lehrerdaten) durchführt, bei denen die Frequenzgruppe (Resonanzfrequenz oder Antiresonanzfrequenz) des von der Detektionseinheit 130 erfassten Extrempunkts als Eingangsdaten und die tatsächlich gemessene Spannung des Riemens als Ausgangsdaten verwendet werden, und speichert das erzeugte oder aktualisierte Lernmodell in der Speichereinheit für Lernmodelle 158. Hier kann als Eingabedaten für das Lernen nur die primäre Anti-Resonanzfrequenz verwendet werden, eine primäre Resonanzfrequenz kann weiter hinzugefügt werden, oder eine sekundäre oder nachfolgende Resonanzfrequenz oder Anti-Resonanzfrequenz kann hinzugefügt werden. Darüber hinaus können die zum Lernen verwendeten Ausgangsdaten von einem Bediener mit einem Tensiometer, z. B. einem Schallband-Tensiometer, gemessen werden, und ein in das Eingabegerät 71 eingegebener Wert kann von der Einheit zur Datenerfassung 120 erfasst werden. Darüber hinaus kann beispielsweise ein Wert, der von der Einheit zur Datenerfassung 120 durch Erfassen der Spannung des Riemens erhalten wird, die automatisch von der Steuereinheit 110 unter Verwendung des vorbestimmten Sensors 3 (Spannungsmesser) erfasst wird, als Ausgangsdaten für das Lernen verwendet werden.The learning unit 156 generates or updates a learning model by performing machine learning using learning data (teacher data) in which the frequency group (resonance frequency or anti-resonance frequency) of the extreme point detected by the detection unit 130 is used as input data and the actually measured tension of the belt is used as output data, and stores the generated or updated learning model in the learning model storage unit 158. Here, as input data for learning, only the primary anti-resonance frequency may be used, a primary resonance frequency may be further added, or a secondary or subsequent resonance frequency or anti-resonance frequency may be added. In addition, the output data used for learning may be measured by an operator with a tensiometer such as a sound band tensiometer, and a value input to the input device 71 may be acquired by the data acquisition unit 120. In addition, for example, a value obtained by the data acquisition unit 120 by detecting the tension of the belt automatically detected by the control unit 110 using the predetermined sensor 3 (tension meter) may be used as the output data for learning.

Das von der Lerneinheit 156 durchgeführte maschinelle Lernen ist als überwachtes Lernen bekannt. Das von der Lerneinheit 156 erzeugte oder aktualisierte Lernmodell wird durch Lernen der Korrelation des Spannungswertes des Riemens als Ausgabedaten in Bezug auf die Frequenzgruppe des Extrempunktes als Eingabedaten erhalten. Beispiele für das von der Lerneinheit 156 erstellte Lernmodell sind neuronale Netze wie ein mehrschichtiges Perzeptron, ein rekurrentes neuronales Netz, ein Langzeitspeicher und ein faltbares neuronales Netz. Darüber hinaus kann das Lernmodell ein Lernmodell sein, das die Spannung des Riemens mit Hilfe von maschinellem Lernen wie linearer Regression, Lasso-Regression, Ridge-Regression, ElasticNet-Regression, polynomialer Regression, multipler Regression oder Ähnlichem schätzt. Das Lernmodell durch Regression ist einfach aufgebaut und hat den Vorteil, dass die Rechenlast des Prozessors 301 gering ist. Andererseits ist zu erwarten, dass ein Lernmodell durch tiefes Lernen, wie z. B. ein Faltungsneuronales Netz, die Schätzgenauigkeit der Spannung des Riemens erhöht.The machine learning performed by the learning unit 156 is known as supervised learning. The learning model generated or updated by the learning unit 156 is obtained by learning the correlation of the tension value of the belt as output data with respect to the frequency group of the extreme point as input data. Examples of the learning model generated by the learning unit 156 include neural networks such as a multilayer perceptron, a recurrent neural network, a long-term memory, and a convolutional neural network. In addition, the learning model may be a learning model that estimates the tension of the belt using machine learning such as linear regression, lasso regression, ridge regression, ElasticNet regression, polynomial regression, multiple regression, or the like. The learning model by regression is simple in structure and has the advantage that the computational load of the processor 301 is small. On the other hand, a learning model by deep learning such as neural networks is expected to be more efficient. B. a convolutional neural network, increases the estimation accuracy of the belt tension.

Die Schätzungseinheit 154 gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt eine Schätzungsverarbeitung der Spannung des Riemens unter Verwendung des in der Speichereinheit für Lernmodelle 158 gespeicherten Lernmodells mit der Frequenzgruppe (Resonanzfrequenz oder Antiresonanzfrequenz) der von der Detektionseinheit 130 erfassten Extrempunkte als Eingangsdaten aus und gibt das Schätzungsergebnis aus. Die von der Schätzungseinheit 154 durchgeführte Schätzungsverarbeitung ist eine Schätzungsverarbeitung unter Verwendung des von der Lerneinheit 156 erstellten Lernmodells. Zum Beispiel in einem Fall, in dem das Lernmodell, das in der Speichereinheit für Lernmodelle 158 gespeichert ist, als ein neuronales Faltungsnetzwerk (neuronales Netzwerk) erstellt wird, gibt die Schätzungseinheit 154 Daten der Frequenzgruppe der Extrempunkte in das neuronale Netzwerk ein und gibt einen geschätzten Wert der Spannung des Riemens, der eine Ausgabe davon ist, als ein Schätzungsergebnis aus.The estimation unit 154 according to the present embodiment performs estimation processing of the tension of the belt using the learning model stored in the learning model storage unit 158 with the frequency group (resonance frequency or anti-resonance frequency) of the extreme points detected by the detection unit 130 as input data, and outputs the estimation result. The estimation processing performed by the estimation unit 154 is estimation processing using the learning model created by the learning unit 156. For example, in a case where the learning model stored in the learning model storage unit 158 is created as a convolutional neural network (neural network), the estimation unit 154 inputs data of the frequency group of the extreme points to the neural network, and outputs an estimated value of the tension of the belt, which is an output thereof, as an estimation result.

Dann bestimmt die Einheit für Alarm-Aktionsbefehle 160 auf der Grundlage der Riemenspannung als Schätzungsergebnis der Schätzungseinheit 154, ob die Alarmbedingung erfüllt ist oder nicht, und befiehlt der Steuereinheit 110, eine Alarmaktion entsprechend der erfüllten Alarmbedingung durchzuführen.Then, the alarm action command unit 160 determines whether the alarm condition is satisfied or not based on the belt tension as the estimation result of the estimation unit 154, and commands the control unit 110 to perform an alarm action corresponding to the satisfied alarm condition.

Ähnlich wie bei der Steuerung 1 gemäß der ersten Ausführungsform schätzt die Steuerung 1 mit der obigen Konfiguration die Spannung des Riemens aus den Rückmeldedaten, die von der vorhandenen Steuerung erhalten werden, ohne dass ein Messmaschinenmaterial, wie z. B. ein Schallriemen-Tensiometer, verwendet wird. Selbst in einem Zustand, in dem die Spannung des Riemens gelockert ist, werden, wenn die geschätzte Spannung in den zulässigen Bereich der Konstruktion fällt, die Drehzahl und das Drehmoment des Motors, der den Riemen antreibt, auf den Betriebsbefehlswert des sicheren Niveaus umgeschaltet und der Betrieb wird fortgesetzt, so dass der Ertrag und die Produktivität (Produktionseffizienz) verbessert werden können. Da der Betrieb fortgesetzt wird, ohne die Maschine übermäßig zu belasten, selbst wenn der Riemen locker wird, ist es möglich, das Fortschreiten der Abnutzung und des Verschleißes des Riemens zu unterdrücken und die Lebensdauer der Maschine zu verlängern.Similar to the controller 1 according to the first embodiment, the controller 1 having the above configuration estimates the tension of the belt from the feedback data obtained from the existing controller without using a measuring machine material such as a sonic belt tensiometer. Even in a state where the tension of the belt is loosened, if the estimated tension falls within the allowable range of the design, the speed and torque of the motor driving the belt are switched to the operation command value of the safe level and the operation is continued, so that the yield and productivity (production efficiency) can be improved. Since the operation is continued without imposing excessive load on the machine even if the belt becomes loose, it is possible to suppress the progression of the wear and tear of the belt and prolong the service life of the machine.

Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf die Beispiele der oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann in verschiedenen Modi durch Hinzufügen geeigneter Modifikationen umgesetzt werden.Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited only to the examples of the embodiments described above, and can be implemented in various modes by adding appropriate modifications.

In der oben beschriebenen Ausführungsform verursacht beispielsweise die Spannung des Riemens die Alarmaktion, die entsprechend dem Spannungswert des Riemens ausgeführt wird, der auf der Grundlage der Resonanzfrequenz oder der Antiresonanzfrequenz geschätzt wird, die durch die Frequenzanalyse der zum Zeitpunkt des Diagnosevorgangs erhaltenen Daten der physikalischen Größe erhalten wird. Wenn jedoch beispielsweise der Sensor 3, der die Spannung des Riemens misst, wie z. B. ein Spannungsmesser, an der Spritzgießmaschine 2 angebracht ist, kann eine Alarmaktion entsprechend dem gemessenen Spannungswert des Riemens ausgeführt werden. 10 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Funktionen einer Steuerung gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt, die in der Lage ist, die Spannung des an der Spritzgießmaschine 2 angebrachten Riemens tatsächlich zu messen. Obwohl die Spritzgießmaschine, an der die Sensoren 3 angebracht sind, um die Riemenspannung während des Betriebs messen zu können, teuer ist und dies höhere Gesamtkosten verursacht, ist es möglich, die Alarmstufe entsprechend dem tatsächlich gemessenen Spannungswert des Riemens zu bestimmen und die Alarmaktion ohne Schätzung des Spannungswerts des Riemens durchzuführen.In the embodiment described above, for example, the tension of the belt causes the alarm action to be performed according to the tension value of the belt estimated based on the resonance frequency or the anti-resonance frequency obtained by the frequency analysis of the physical quantity data obtained at the time of the diagnosis operation. However, for example, if the sensor 3 that measures the tension of the belt such as a tension meter is mounted on the injection molding machine 2, an alarm action can be performed according to the measured tension value of the belt. 10 is a block diagram schematically showing the functions of a controller according to another embodiment, which is capable of actually measuring the tension of the belt attached to the injection molding machine 2. Although the injection molding machine to which the sensors 3 are attached in order to be able to measure the belt tension during operation is expensive and this causes a higher overall cost, it is possible to determine the alarm level according to the actually measured tension value of the belt and to perform the alarm action without estimating the tension value of the belt.

In den obigen Ausführungen wird die Spritzgießmaschine als ein Beispiel für eine industrielle Maschine mit einem Riemen beschrieben. Solange die industrielle Maschine jedoch eine Konfiguration aufweist, die Leistung mit Hilfe des Riemens überträgt, kann die Erfindung der vorliegenden Anmeldung auch für andere industrielle Maschinen wie Schmiedepressen, Schleifmaschinen und Transferroboter verwendet werden.In the above, the injection molding machine is described as an example of an industrial machine having a belt. However, as long as the industrial machine has a configuration that transmits power by means of the belt, the invention of the present application can also be applied to other industrial machines such as forging presses, grinding machines, and transfer robots.

Darüber hinaus ist es in einem Fall, in dem eine maschinelle Lerntechnik verwendet wird, vorteilhaft, eine Vielzahl von Modellen entsprechend dem Attribut der Zielmaschine auszurichten. Beispielsweise kann durch die Erstellung eines Lernmodells, das individuell für jeden Maschinentyp, jeden Riementyp und jeden Motortyp gelernt wurde, und die entsprechende Verwendung des Lernmodells bei der Schätzung der Riemenspannung die Schätzgenauigkeit verbessert werden.In addition, in a case where a machine learning technique is used, it is advantageous to align a plurality of models according to the attribute of the target machine. For example, by creating a learning model learned individually for each machine type, belt type, and motor type and using the learning model accordingly when estimating belt tension, the estimation accuracy can be improved.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurden die Beispiele beschrieben, in denen die Steuerung 1 auf der Steuerung montiert ist, die die Spritzgießmaschine 2 steuert. Die Steuerung 1 kann jedoch beispielsweise auf dem Fog-Computer 6 oder dem Cloud-Server 7 montiert sein, Daten können von der industriellen Maschine 4 über das Netzwerk 5 erfasst werden, und eine Schätzungs- oder Lernverarbeitung kann auf der Grundlage der erfassten Daten durchgeführt werden. In einer solchen Konfiguration weist die Steuereinheit 110 die industrielle Maschine 4 an, den Frequenzabtastvorgang auf der Grundlage einer Anforderung von jeder industriellen Maschine 4 durchzuführen, und führt eine Schätzungsverarbeitung und eine Lernverarbeitung auf der Grundlage von Daten durch, die während des auf der Grundlage der Anweisung durchgeführten Diagnosevorgangs erfasst wurden. Das Schätzungsergebnis wird an die industrielle Maschine 4 übertragen, und jede industrielle Maschine 4 wird veranlasst, entsprechend dem Ergebnis zu arbeiten.In the embodiments described above, the examples in which the controller 1 is mounted on the controller that controls the injection molding machine 2 have been described. However, the controller 1 may be mounted on, for example, the fog computer 6 or the cloud server 7, data may be acquired from the industrial machine 4 via the network 5, and estimation or learning processing may be performed based on the acquired data. In such a configuration, the control unit 110 instructs the industrial machine 4 to perform the frequency scanning operation based on a request from each industrial machine 4, and performs estimation processing and learning processing based on data acquired during the diagnosis operation performed based on the instruction. The estimation result is transmitted to the industrial machine 4, and each industrial machine 4 is caused to operate according to the result.

Referenz-Zeichenl isteReference character list

11: Steuerungsteering
22: SpritzgießmaschineInjection molding machine
33: SensorenSensors
44: Industrielle MaschineIndustrial machine
55: Netzwerknetwork
66: Fog-ComputerFog Computer
77: Cloud-ServerCloud server
1111: CPUCPU
1212: ROMROME
1313: RAMR.A.M.
1414: Nichtflüchtiger SpeicherNon-volatile memory
15, 17, 18, 20, 2115, 17, 18, 20, 21: Schnittstelleinterface
2222: BUSBUS
7070: AnzeigegerätDisplay device
7171: EingabegerätInput device
7272: Externes GerätExternal device
110110: SteuereinheitControl unit
120120: Einheit zur DatenerfassungData collection unit
130130: DetektionseinheitDetection unit
150150: Einheit zur Schätzung der SpannungUnit for estimating voltage
152152: Speichereinheit für Tabellen der SpannungsschätzungStorage unit for voltage estimation tables
154154: SchätzungseinheitEstimation unit
156156: LerneinheitLearning unit
158158: Speichereinheit für LernmodelleStorage unit for learning models
160160: Einheit für Alarm-AktionsbefehleAlarm action command unit
200200: SteuerprogrammTax program
210210: Speichereinheit für erfasste DatenStorage unit for recorded data
220220: Speichereinheit für AlarmbedingungenAlarm condition storage unit
300300: Maschinen-EinlerngerätMachine learning device
301301: Prozessorprocessor
302302: ROMROME
303303: RAMR.A.M.
304304: Nichtflüchtiger SpeicherNon-volatile memory
401401: FormschließeinheitMold clamping unit
402402: EinspritzeinheitInjection unit
411411: Feste SeitenformFixed side shape
412412: Bewegliche SeitenformMovable side form
414414: Feste WalzeFixed roller
416416: Bewegliche WalzeMovable roller
420420: Riemenbelt
422422: RiemenscheibePulley
426426: Einspritz-ZylinderInjection cylinder
436436: Trichterfunnel
440440: Düsejet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 11262932 A [0006]
JP 2000278990 A [0006]
JP 2015158734 A [0006]
JP 2021060313 A [0006]

Claims

A controller that estimates the tension of a belt that transmits power of an industrial machine and controls the movement of the belt, the controller comprising: a control unit that controls a diagnostic process for driving the belt; a data acquisition unit that acquires the data obtained from the diagnostic process; an alarm condition storage unit that stores an alarm condition table listing alarm conditions in which at least a range of the tension of the belt and an alarm action related to the control of the industrial machine are associated with an alarm level; and an alarm action command unit that refers to the alarm condition storage unit and, when the tension of the belt obtained based on the data acquired by the data acquisition unit satisfies a predetermined alarm condition, commands the control unit to perform an alarm action corresponding to the satisfied alarm condition.

The control according to Claim 1 , wherein the data acquisition unit acquires at least feedback data obtained from the diagnosis process, and further comprises a detection unit that analyzes a frequency characteristic of the feedback data, detects a plurality of extreme points in the frequency characteristic, and detects a frequency at each extreme point as a resonance frequency or an anti-resonance frequency, and a tension estimation unit that estimates the tension of the belt based on the resonance frequency or the anti-resonance frequency detected by the detection unit, and when the estimated value of the tension of the belt estimated by the tension estimation unit satisfies a predetermined alarm condition, the alarm action command unit commands the control unit to perform an alarm action corresponding to the satisfied alarm condition.

The control according to Claim 2 wherein the tension estimation unit comprises a tension estimation table storage unit that stores, as the tension estimation table, a tension estimation condition in which a range of a resonance frequency or a range of an anti-resonance frequency is associated with an estimated value of the tension of the belt, and an estimation unit that outputs an estimated value of the tension of the belt corresponding to the resonance frequency or the anti-resonance frequency detected by the detection unit from the tension estimation conditions stored in the tension estimation table.

The control according to Claim 2 , wherein the tension estimation unit includes a learning model storage unit that stores a learning model having a machine-learned correlation between a resonance frequency or an anti-resonance frequency detected by the detection unit and the tension of the belt and is used to estimate the tension of the belt, and an estimation unit that estimates and outputs an estimated value of the tension of the belt using the learning model stored in the learning model storage unit based on the resonance frequency or the anti-resonance frequency detected by the detection unit.

The control according to Claim 4 wherein the tension estimation unit further comprises a learning unit that generates or updates the learning model for estimating the tension of the belt by performing machine learning on the correlation between the resonance frequency or the anti-resonance frequency detected by the detection unit and the tension of the belt.

The control according to Claim 5 wherein the data acquisition unit further acquires a measurement value of the tension of the belt when the diagnostic process is performed, and the learning unit generates the learning model through supervised learning based on learning data including the resonance frequency or the anti-resonance frequency as input data and the measurement value of the tension of the belt acquired by the data acquisition unit as output data.

The control according to Claim 6 , where the learning model generated by the supervised learning is a linear regression model, a Lasso regression model, a Ridge regression model, an ElasticNet regression model, a polynomial regression model, a multiple regression model, or a neural network model.

The control according to Claim 1 , where the alarm action is an action to limit the speed of the motor driving the belt to a predetermined upper speed limit or an action to limit the torque of the motor driving the belt to a predetermined upper torque limit.

The control according to Claim 1 , where the alarm action is an action to apply a brake that slows the movement of the motor that drives the belt.

The control according to Claim 1 , wherein the alarm action is an action to stop the operation of the industrial machine after a predetermined time has elapsed or an action to stop the operation of the industrial machine after a predetermined number of products have been produced.

The control according to Claim 1 , wherein the industrial machine further comprises an indicator device, and the alarm action command unit outputs to the indicator device at least one of the following information: the tension of the belt or information relating to a predetermined alarm condition which has been detected to be fulfilled.

The control according to Claim 2 , where the diagnostic process is a frequency sweep.

The control according to Claim 2 , wherein the feedback data is a speed, a position or a torque with respect to the belt, and the frequency characteristic is a frequency-gain characteristic or a frequency-phase characteristic.

A control method for controlling an operation of a belt that transmits power of an industrial machine by estimating the tension of the belt, the control method comprising: controlling a diagnostic process for driving the belt; acquiring data obtained from the diagnostic process; and referring to an alarm condition storage unit that stores an alarm condition table listing alarm conditions in which at least a range of the tension of the belt and an alarm action related to the control of the industrial machine are associated with each other in terms of an alarm level, and, in a case where the tension of the belt obtained based on the data acquired in the acquiring step satisfies a predetermined alarm condition, controlling the industrial machine based on an alarm action corresponding to the satisfied alarm condition.