JP2006297603A - 成形機及びその監視表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の実績値間の関係を考慮した監視を行うことで、オペレータに対して成形状態の良否判別、異常の有無判別等に有効な情報を提供することのできる成形機及びその監視表示方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、成形機本体に設置された複数のセンサからの検出値を示す各種検出値信号を受けると共に設定値入力部から入力された設定値を示す各種設定値信号を受けて成形制御動作を実行し、前記検出値を含む実績値、前記設定値を表示部にて表示させるコントローラを備えた成形機に適用される。前記設定値入力部は複数の前記実績値のうち強い相関を持つあらかじめ決められた２つの実績値を対とする少なくとも一対の実績値を入力する機能を有し、前記コントローラは、前記設定値入力部で入力された前記少なくとも一対の実績値に対してそれらの間の相関の強さを示す相関係数を演算する機能を有し、算出された相関係数を時系列で前記表示部にて表示させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、射出成形機や押出し成形機のような成形機の改良に関し、特にこのような成形機のオペレータに対して成形状態の良否判別、異常の有無判別等に有効な情報を提供するための改良に関する。

射出成形機や押出し成形機のような成形機（以下、成形機と総称する）においては、成形動作中に成形状態が良好に維持されているかどうか、あるいはまた異常の発生が無いかどうかの監視を行うことが良好な成形品を生産するうえで重要である。

このため、成形動作中には成形機に設置された複数のセンサから得られる複数の検出信号を用いてショット毎の監視が行われている。なお、成形機において監視の対象となるのは、センサから得られる検出信号のみとは限らない。つまり、成形機においては、コントローラで監視の対象となる値をその都度算出して算出された値を監視する場合もある。このように算出された値と検出信号で示された検出値とを合わせて、以下では実績値と呼ぶこととする。

最も一般的な監視方法としては、例えば複数の実績値の中から少なくとも一つ、好ましくは一つ以上の実績値を選んでこの実績値に対して上限値及び下限値を設定し、実績値が前記上限値あるいは下限値を越えた場合には警報表示を行うという方法がある。勿論、上限値及び下限値は実績値毎に設定される（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、実績値が前記上限値あるいは下限値を越えるのは１ショットだけというような場合もあり、このような場合にも警報表示を行うことが必ずしも適切であるとは言えない。

また、複数の実績値に対して上記のような監視を行っている場合、１つの実績値のみがそれに対して設定された上限値あるいは下限値を越える場合もあり、このような場合にも警報表示を行うことが必ずしも適切であるとは言えない。更に言えば、複数の実績値に対して上記のような監視を行っている場合、２つの実績値がそれぞれに対して設定された上限値あるいは下限値を越えたとしても、それが即、成形状態の不良あるいは異常につながらない場合もあり得る。これは、成形動作は様々な要因が複雑にからみあっているからである。言い換えれば、成形状態の良否判別や異常の有無判別を適切に行うためには、複数の実績値間の関係をも考慮する必要がある。

特開平１１−１１５０２１号公報

そこで、本発明の課題は、複数の実績値間の関係を考慮した監視を行うことで、オペレータに対して成形状態の良否判別、異常の有無判別等に有効な情報を提供することのできる成形機及びその監視表示方法を提供することにある。

本発明によれば、成形機本体に設置された複数のセンサからの検出値を示す各種検出値信号を受けると共に設定値入力部から入力された設定値を示す各種設定値信号を受けて成形制御動作を実行し、前記検出値を含む実績値、前記設定値を表示部にて表示させるコントローラを備えた成形機において、前記設定値入力部は複数の前記実績値のうち強い相関を持つあらかじめ決められた２つの実績値を対とする少なくとも一対の実績値を入力する機能を有し、前記コントローラは、前記設定値入力部で入力された前記少なくとも一対の実績値に対してそれらの間の相関の強さを示す相関係数を演算する機能を有し、算出された相関係数を時系列で前記表示部にて表示させることを特徴とする成形機が提供される。

なお、前記コントローラは、前記相関係数の演算に用いられている一対の実績値の少なくとも一方を前記相関係数に加えて時系列で前記表示部にて表示させることが望ましい。

前記コントローラはまた、前記実績値、前記設定値、及び算出された相関係数を記憶するための記憶装置を備えることが望ましい。

前記コントローラは更に、前記相関係数の演算をショット毎に行い、成形開始から所定ショット数以降については移動平均法で前記相関係数を算出することが望ましい。

本発明によればまた、成形機本体に設置された複数のセンサからの検出値を示す各種検出値信号を受けると共に設定値入力部から入力された設定値を示す各種設定値信号を受けて成形制御動作を実行し、前記検出値を含む実績値、前記設定値を表示部にて表示させるコントローラを備えた成形機において、前記設定値入力部から複数の前記実績値のうち強い相関を持つあらかじめ決められた２つの実績値を対とする少なくとも一対の実績値を入力し、前記設定値入力部で入力された前記少なくとも一対の実績値に対してそれらの間の相関の強さを示す相関係数を演算し、該演算により得られた相関係数を時系列で前記表示部にて表示させることを特徴とする成形機の監視表示方法が提供される。

本監視表示方法においても、前記相関係数の演算に用いられている一対の実績値の少なくとも一方を前記相関係数に加えて時系列で前記表示部にて表示させることが望ましい。

本監視表示方法においてはまた、前記相関係数の演算をショット毎に行い、成形開始から所定ショット数以降については移動平均法で前記相関係数を算出して時系列で前記表示部にて表示させることが望ましい。

なお、前記あらかじめ決められた２つの実績値の組み合わせとしては、クッション位置と充填ピーク圧、計量時間とスクリュ背圧、射出速度と射出ピーク圧が用いられる。

本発明によれば、複数の実績値間の関係を考慮した監視を行うことで、オペレータに対して成形状態の良否判別、異常の有無判別等に有効な情報を提供することができる。つまり、相関係数値に大きな変動が発生した場合に、良好な場合の相関係数値と比較して不良、異常原因の究明にあたらせることができる。

良好な場合の相関係数値を成形条件出しに利用することができる。

現状のデータと過去のデータを表示させて比較を行うことにより、違いを定量的に評価することができる。

本発明は、複数の実績値間の関係を考慮した監視を行うために、相関係数に着目したものであり、以下に相関係数について簡単に説明する。図６は、２種類の実績値（パラメータ）ｘ、ｙをプロットし、周知の計算方法により相関係数を算出した図である。図６（ａ）は、相関係数ｒ１＝１の場合であり、実績値ｘ１とｙ１との関係が正の傾きを持つ直線に近似したものとなっており、強い正の相関があると言える。図６（ｂ）は、相関係数ｒ２＝０．５であり、実績値ｘ２とｙ２との関係が正の傾きを持つ傾向にあると言えるが直線に近似しているとは言えず、弱い正の相関があると言える。

図６（ｃ）は、相関係数ｒ３＝０であり、実績値ｘ３とｙ３との関係がまったくばらばらであり、相関は無い。図６（ｄ）は、相関係数ｒ４＝−１の場合であり、実績値ｘ４とｙ４との関係が負の傾きを持つ直線に近似したものとなっており、強い負の相関があると言える。

相関係数値が大きいということは、２つの実績値間に何らかの関係があり、相関係数値が小さいということは、２つの実績値間にあまり関係が無いことを意味する。そして、成形動作中に、相関係数の絶対値が大きい２つの実績値間に相関係数値の大きな変動があれば、成形状態に何らかの変動が発生したことがわかる。

いずれにしても、複数の実績値に対してそれぞれの値の変化のみを監視するという方法ではなく、複数の実績値の中から相関係数の大きいペア、つまり２つの実績値を選び、これら２つの実績値の相関係数値の変化と実績値の変化とを合わせて監視するようにしたことが本発明の特徴であると言える。

つまり、本発明は、複数ショット分の実績値を用いて少なくとも一対の実績値間の相関係数値をショット毎に逐次演算し実績値と共に表示することで、実績値と実績値間の相関係数値とを視覚化し、この視覚化された情報に基づいて成形状態の良否判別、異常の有無判別等に寄与せしめるようにしたものである。

本形態において採用される２つの実績値の組み合わせとしては、クッション位置と充填ピーク圧、計量時間とスクリュ背圧、射出速度と射出ピーク圧が、一般的に、強い相関を持った組合せとしてあげられる。

次に、図１を参照して、本発明が適用される成形機の一例として、電動式射出成形機について、特にその中の射出装置を中心に説明する。本電動式射出成形機は、サーボモータ駆動による射出装置を備えている。この射出装置においては、例えばボールネジ、ナットによりサーボモータの回転運動を直線運動に変換してスクリュを前進、後退させる。

図１において、射出用サーボモータ１１の回転はボールネジ１２に伝えられる。ボールネジ１２の回転により前進、後退するナット１３はプレッシャプレート１４に固定されている。プレッシャプレート１４は、ベースフレーム（図示せず）に固定されたガイドバー１５、１６（通常、４本であるが、ここでは２本のみ図示）に沿って移動可能である。プレッシャプレート１４の前進、後退運動は、ベアリング１７、ロードセル１８、射出軸１９を介してスクリュ２０に伝えられる。スクリュ２０は、加熱シリンダ２１内に回転可能に、しかも軸方向に移動可能に配置されている。スクリュ２０の後部に対応する加熱シリンダ２１には、樹脂供給用のホッパ２２が設けられている。射出軸１９には、ベルトやプーリ等の連結部材２３を介してスクリュ２０を回転させるための回転用サーボモータ２４の回転運動が伝達される。すなわち、回転用サーボモータ２４により射出軸１９が回転駆動されることにより、スクリュ２０が回転する。

計量工程においては、加熱シリンダ２１の中をスクリュ２０が回転しながら後退することにより、スクリュ２０の前方、すなわち加熱シリンダ２１のノズル２１−１側に溶融樹脂が貯えられる。スクリュ２０が後退するのは、スクリュ２０の前方に貯えられる溶融樹脂の量が徐々に増加し、その圧力が背圧としてスクリュ２０に作用するからである。

射出、充填工程においては、射出用サーボモータ１１の駆動によって加熱シリンダ２１の中をスクリュ２０が前進することにより、スクリュ２０の前方に貯えられた溶融樹脂を金型内に充填し、加圧することにより成形が行われる。この時、溶融樹脂を押す力がロードセル１８により射出圧力として検出される。検出された射出圧力は、ロードセルアンプ２５により増幅されて制御装置２６に入力される。プレッシャプレート１４には、スクリュ２０の移動量を検出するための位置検出器２７が取り付けられている。位置検出器２７の検出信号は位置検出器アンプ２８により増幅されて制御装置２６に入力される。

制御装置２６は、表示／設定器３３によりマンマシンコントローラ３４を通してあらかじめ設定された設定値に応じて複数の各工程に応じたサーボモータの電流（トルク）指令をドライバ２９、３０に出力する。ドライバ２９では射出用サーボモータ１１の駆動電流を制御して射出用サーボモータ１１の出力トルクを制御する。ドライバ３０では回転用サーボモータ２４の駆動電流を制御して回転用サーボモータ２４の回転数を制御する。射出用サーボモータ１１、回転用サーボモータ２４にはそれぞれ、回転数を検出するためのエンコーダ３１、３２が備えられている。エンコーダ３１、３２で検出された回転数はそれぞれ制御装置２６に入力される。特に、エンコーダ３２で検出された回転数は、スクリュ２０の回転数を知るために用いられる。

前述したように、制御装置２６は、ロードセル１８、位置検出器２７等の各種センサからの検出信号に加えて、これらの検出信号や設定値を用いて監視の対象となる値をその都度算出して算出された値を監視することも行っている。従って、本形態でもこのように算出された値と検出信号で示された検出値とを合わせて、実績値と呼ぶようにしている。

また、通常、制御装置２６は射出成形機本体に備えられ、マンマシンコントローラ３４は、射出成形機本体から離れた場所に設置されて、例えばパーソナルコンピュータで実現される。そして、マンマシンコントローラ３４は、表示／設定器３３で設定された設定値や制御装置２６からの実績値を表示／設定器３３における表示部に表示させる。マンマシンコントローラ３４は、設定値や実績値を記憶するための記憶装置（図示せず）を有している。

なお、制御装置２６とマンマシンコントローラ３４が１つのコントローラとして実現される場合もある。

本形態においては、相関係数の演算処理は、制御装置２６で行い、表示及び設定はマンマシンコントローラ３４で行う。

以下に、制御装置２６での演算処理と、マンマシンコントローラ３４での設定／表示手順を説明する。

（１）表示／設定器３３により相関係数を演算すべき項目、つまり実績値の種別と、過去何ショットのデータから相関係数を演算するかを設定する。

（２）成形開始後、設定されたショット数に達すると、（１）で設定した実績値の相関係数値をショット毎に演算する。

（３）（２）の演算結果を、対応する実績値や設定値と共にマンマシンコントローラ３４の記憶装置にバッファリングすると共に、表示／設定器３３における表示部に表示を行う。表示形態は、相関係数値のショット毎の時系列表示、ショット毎の波形表示等がある。なお、記憶装置にショット後の演算結果、実績値、設定値を保存しているので、過去のデータを表示し、現状のデータと比較することができる。

図２は、相関係数値をショット毎に時系列表示した表示例を示す。ここでは、相関の強い実績値ｘ１とｙ１、ｘ４とｙ４について、成形開始後、１０１ショット目から相関係数値を演算して表示させると共に、それぞれの実績値ｘ１とｙ１、ｘ４とｙ４も表示させるようにしている。

図３、図４は、相関係数値をショット毎の波形データとして時系列表示した表示例を示す。図３、図４のいずれも、相関の強い実績値ｘ１とｙ１について、成形開始後、所定数のショットから相関係数値を演算しプロットして波形表示させると共に、それぞれの実績値ｘ１とｙ１も波形表示させるようにしている。

なお、図２〜図４のいずれにおいても、実績値の表示は、対の実績値の一方を表示させるだけでも良い。

図３の表示例は、ショット数Ｓｍにおいて相関係数値に大きな変化があるものの、実績値ｘ１、ｙ１には大きな変化が無い場合を示している。このような場合、実績値ｘ１、ｙ１の値の変化のみについて監視を行う従来の監視方法では、成形状態に何の問題も無いものと判定してしまう。しかし、本形態におけるマンマシンコントローラ３４では、実績値ｘ１、ｙ１との間の相関係数値に大きな変動があることを検出する一方、実績値ｘ１、ｙ１の値そのものには大きな変動が無いことを検出する。このような場合には、マンマシンコントローラ３４は、実績値ｘ１、ｙ１で規定される制御対象に何らかの問題があるものとして、表示／設定器３３に対して警報表示を行わせるようにしても良いし、問題があると思われる相関係数値、実績値を含む領域、つまり図３に一点鎖線で示す枠の部分を点滅表示させるようにしても良い。

ここで、実績値x１、y１をそれぞれ充填ピーク圧、クッション位置と設定した場合、ショット数Ｓｍにおいて、充填ピーク圧の値とクッション位置との相関が変化していない。このことより、例えば、射出速度や、Ｖ／Ｐ切換え位置等の充填ピーク圧、クッション位置で規定される制御対象（射出駆動系）に問題が生じたため、充填ピーク圧の値とクッション位置の値が変化したことが想定される。

一方、図４の表示例は、ショット数Ｓｎにおいて実績値ｘ１、ｙ１に大きな変化があるものの、相関係数値には大きな変化が無い場合を示している。このような場合、実績値ｘ１、ｙ１の値の変化のみについて監視を行う従来の監視方法では、成形状態に問題が生じたことを判定できるが、その原因が実績値ｘ１、ｙ１で規定される制御対象にあるものと判定する。しかし、本形態におけるマンマシンコントローラ３４では、実績値ｘ１、ｙ１の値に大きな変動があることを検出する一方、実績値ｘ１、ｙ１との間の相関係数値そのものには変動が無いことを検出する。このような場合には、マンマシンコントローラ３４は、実績値ｘ１、ｙ１で規定される制御対象以外の制御対象に何らかの問題があるものとして、表示／設定器３３に対して警報表示を行わせるようにしても良いし、図３と同様の点滅を行わせるようにしても良い。

ここで、実績値x１、y１をそれぞれ充填ピーク圧、クッション位置と設定した場合、ショット数Ｓｍにおいて、充填ピーク圧の値とクッション位置との相関が変化していない。このことより、例えば、計量完了位置や、計量時間等の充填ピーク圧、クッション位置で規定される制御対象（射出駆動系）以外の制御対象（計量駆動系）に問題が生じたため、充填ピーク圧の値とクッション位置の値が変化したことが想定される。

いずれにしても、あらかじめ決められた実績値の組み合わせに応じて、相関係数値のみが大きく変動した場合、実績値の少なくとも一方のみが大きく変動した場合、相関係数値及び実績値の少なくとも一方が共に大きく変動した場合のそれぞれについてどのような警報表示を行うかをあらかじめ決めておくことが望ましい。

図３は、あるショットにおいて相関係数値に大きな変動を生じた場合であるが、これに限らず、相関係数値が緩やかに増加あるいは減少するような傾向をも把握することができ、その原因究明に対処せしめることができる。特に、相関係数値は無次元化された値であるので、あるショットにおける実績値のみでは評価できないようなばらつきを拾うことができ、成形状態の良否判別や異常の有無判別等のための評価がし易くなる。

図５は、相関係数の演算に移動平均値を用いる場合の例を説明するための図である。つまり、成形開始後、１００ショットに達するまでは、ショット毎の実績値が記憶装置に保存され、１００ショット目で保存された実績値を用いて相関係数値を算出する。続いて、１０１ショット目では２ショット目から１０１ショットまでの実績値、１０２ショット目では３ショット目から１０２ショットまでの実績値を用いてそれぞれ相関係数値を算出し、以後、同様にして、相関係数値を算出する。勿論、移動平均値に代えて集合平均値が用いられても良い。

本発明は、射出成形機や押出し成形機に適用可能であり、成形品の良否判別や実運転開始前の成形条件出しの支援機能として適用が可能である。

本発明が適用される電動式射出成形機の構成について、特にその中の射出装置を中心に示した図である。 本発明にかかる監視表示方法の一例として、相関係数値をショット毎に時系列表示した表示例を示す。 本発明にかかる監視表示方法の他の例として、相関係数値をショット毎の波形データとして時系列表示した例を示す。 本発明にかかる監視表示方法の他の例として、相関係数値をショット毎の波形データとして時系列表示した例を示す。 本発明において、相関係数の演算に移動平均値を用いる場合の例を説明するための図である。 本発明において利用される相関係数について説明するための図である。

符号の説明

１２ ボールネジ
１３ ナット
１４ プレッシャプレート
１５、１６ ガイドバー
１７ ベアリング
１８ ロードセル
１９ 射出軸
２０ スクリュ
２１ 加熱シリンダ
２１−１ ノズル
２２ ホッパ
２３ 連結部材
３１、３２ エンコーダ

Claims (9)

1. 成形機本体に設置された複数のセンサからの検出値を示す各種検出値信号を受けると共に設定値入力部から入力された設定値を示す各種設定値信号を受けて成形制御動作を実行し、前記検出値を含む実績値、前記設定値を表示部にて表示させるコントローラを備えた成形機において、
   前記設定値入力部は複数の前記実績値のうち強い相関を持つあらかじめ決められた２つの実績値を対とする少なくとも一対の実績値を入力する機能を有し、
   前記コントローラは、前記設定値入力部で入力された前記少なくとも一対の実績値に対してそれらの間の相関の強さを示す相関係数を演算する機能を有し、算出された相関係数を時系列で前記表示部にて表示させることを特徴とする成形機。
2. 前記コントローラは、前記相関係数の演算に用いられている一対の実績値の少なくとも一方を前記相関係数に加えて時系列で前記表示部にて表示させることを特徴とする請求項１に記載の成形機。
3. 前記コントローラは、前記実績値、前記設定値、及び算出された相関係数を記憶するための記憶装置を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の成形機。
4. 前記コントローラは、前記相関係数の演算をショット毎に行い、成形開始から所定ショット数以降については移動平均法で前記相関係数を算出することを特徴とする請求項３に記載の成形機。
5. 前記あらかじめ決められた２つの実績値の組み合わせとして、クッション位置と充填ピーク圧、計量時間とスクリュ背圧、射出速度と射出ピーク圧が用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の成形機。
6. 成形機本体に設置された複数のセンサからの検出値を示す各種検出値信号を受けると共に設定値入力部から入力された設定値を示す各種設定値信号を受けて成形制御動作を実行し、前記検出値を含む実績値、前記設定値を表示部にて表示させるコントローラを備えた成形機において、
   前記設定値入力部から複数の前記実績値のうち強い相関を持つあらかじめ決められた２つの実績値を対とする少なくとも一対の実績値を入力し、
   前記設定値入力部で入力された前記少なくとも一対の実績値に対してそれらの間の相関の強さを示す相関係数を演算し、該演算により得られた相関係数を時系列で前記表示部にて表示させることを特徴とする成形機の監視表示方法。
7. 前記相関係数の演算に用いられている一対の実績値の少なくとも一方を前記相関係数に加えて時系列で前記表示部にて表示させることを特徴とする請求項６に記載の成形機の監視表示方法。
8. 前記相関係数の演算をショット毎に行い、成形開始から所定ショット数以降については移動平均法で前記相関係数を算出して時系列で前記表示部にて表示させることを特徴とする請求項６または７に記載の成形機の監視表示方法。
9. 前記あらかじめ決められた２つの実績値の組み合わせとして、クッション位置と充填ピーク圧、計量時間とスクリュ背圧、射出速度と射出ピーク圧を用いることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の成形機の監視表示方法。
   

Images