JP2017207822A - 加工セル及び加工セル管理システム - Google Patents

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Abstract

【課題】異常が発生した加工セル以外の加工セルでも自動的に判定を行い、同様の異常の発生あるいは異常の予兆等を効率良く認識及び報知する。【解決手段】加工セル１０は、物理量データ又は統計処理データに許容範囲を設定する許容範囲設定部５２と、物理量データ又は統計処理データが許容範囲を逸脱した場合に出力情報を出力するデータ出力部５６とを備える。また加工セル１０は、異常発生元の加工セルの物理量データ又は統計処理データと、保有する加工セル１０の物理量データ又は統計処理データとを比較し異常発生元の加工セル固有の異常か否かを判定する異常情報判定部６８と、判定結果を報知する判定結果報知部７０とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ワークの加工を行う加工セル及び加工セル管理システムに関する。
例えば、射出成形によりワークを加工する加工セルは、成形機本体、金型温調機、乾燥機、成形品取出装置、インサート装置、コンベア、除電装置、管理コンピュータ等を備える。これらの構成に異常が生じると、警報灯の点灯等によりオペレータに異常を通報する。また、特許文献１及び２に開示の装置は、異常の対策をオペレータに提供する、又は自動的に異常に対処する構成となっている。
またこの種の工場では、通常、複数の加工セルにより類似の加工を行っている。射出成形における類似の加工としては、例えば、同じ樹脂、同じ樹脂グレード、同じキャビティ形状、同じ方式の金型温調機、同じ乾燥機、同じ機種の成形品取出装置、加工セルを同じクリーンルーム内に設置する等があげられる。さらに、類似の加工には、共通の加工条件、共通の設備条件、共通の環境条件等が含まれてもよく、この場合は工場が異なってもよい。
ところで、類似の加工を行う複数の加工セルのうち、ある加工セルで異常が発生すると、他の加工セルにも同様の異常が発生する可能性がある。しかしながら、複数の加工セルをオペレータが１台ずつ調査することは多大な手間となる。そこで、特許文献３に開示のシステムは、同一の製造プロセスを行う装置同士のデータの差分をとって各装置の正常又は異常を判別している。しかしながら、この構成では、製造プロセスが異なる類似の加工において大きな差分を出力してしまう。そのため、類似の加工を行う加工セルの異常判定には使用することができない。
特開平６−１６２３００号公報 特開２００５−３４６６５５号公報 特開２００５−３３０９０号公報
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、異常が発生した加工セル以外の加工セルでも自動的に判定を行い、同様の異常の発生あるいは異常の予兆等を効率良く認識及び報知可能な加工セル及び加工セル管理システムを提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は、加工セルに関連する物理量データ、及び前記物理量データを統計処理した統計処理データのうち少なくとも１つに許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、前記物理量データ又は前記統計処理データが前記許容範囲を逸脱した場合に、異常発生の通知、前記物理量データ及び前記統計処理データのうちの少なくとも１つを含む出力情報を他の加工セル又は加工セル管理システムに出力するデータ出力手段と、出力情報を出力した異常発生元の加工セルの物理量データ又は統計処理データと、保有する加工セルの物理量データ又は統計処理データとを比較し、前記異常発生元の加工セル固有の異常か否かを判定する異常情報判定手段と、前記異常情報判定手段による判定結果を報知する報知手段と、を備えることを特徴とする。
上記によれば、加工セルは、許容範囲設定手段及びデータ出力手段により、物理量データ又は統計処理データが許容範囲を逸脱した場合に、他の加工セルや加工セル管理システムに出力情報を出力することで、システム内で異常の発生を共有することが可能となる。また、加工セルは、異常情報判定手段及び報知手段により、出力情報を出力した異常発生元の加工セル固有の異常か否かを判定し、その判定結果を報知するので、同様の異常の発生あるいは異常の予兆等を自動的に判定しオペレータに知らせることができる。これにより、オペレータによる検査の手間等が大幅に軽減され、また早期に異常に対処することが可能となる。従って、加工セルは、より高精度且つ安定的にワークを加工することができる。
この場合、前記異常情報判定手段は、前記異常発生元の加工セルの許容範囲を逸脱した物理量データ又は統計処理データのうちの少なくとも１つに関し、前記保有する加工セルの物理量データ又は統計処理データが類似しているか否かを、相関係数に基づいて判定するとよい。
このように、異常情報判定手段は、相関係数に基づき異常発生元の加工セル固有の異常か類似しているかを判定することで、異常の予兆を一層早期に検知することができる。よって、加工セルを早い段階でメンテナンスすることが可能となり、加工不良等の抑制を図ることができる。
また、前記異常情報判定手段は、前記出力情報が出力された時刻又は異常が発生した加工タイミング前後の所定範囲内の前記物理量データを抽出して比較することが好ましい。
このように、異常情報判定手段は、出力情報が出力された時刻又は異常が発生した加工タイミング前後の所定範囲内の物理量データを抽出して比較することで、異常発生元の加工セル固有の異常か類似しているかをより確実に判定することができる。
ここで、加工セルは、前記異常情報判定手段が前記異常発生元の加工セルと類似の異常を判定した場合に、前記他の加工セル又は前記加工セル管理システムに異常発生警告を出力する異常発生警告手段をさらに備えていてもよい。
このように、加工セルは、異常発生警告手段を備えることで、他の加工セル又は加工セル管理システムでも類似の異常の発生を共有して、異常の原因追究やメンテナンス等に役立てることができる。
また、前記異常情報判定手段が異常の判定を行う際に用いる成形材料情報を取得する成形材料情報取得手段を備えていてもよい。
このように、加工セルは、成形材料情報取得手段を備えることで、異常情報判定手段による異常の判定時に、成形材料情報の関連性を加味して分析することができ、成形材料情報に基づく異常を一層精度よく判定することが可能となる。
さらに、前記異常発生元の加工セルの物理量データ又は統計処理データを記憶する異常データ記憶手段を備え、前記異常情報判定手段は、前記異常データ記憶手段が記憶した過去の物理量データ又は統計処理データと、前記保有する加工セルの物理量データ又は統計処理データとを比較する構成であってもよい。
このように、異常情報判定手段は、過去の物理量データ又は統計処理データを記憶することで、過去に生じた異常と現在のデータ変化との関連性に基づき、異常の発生又は異常の予兆を早期に判定することができる。
またさらに、前記物理量データ又は前記統計処理データ毎に前記許容範囲を逸脱した際に、他加工セルのデータと比較するための関連データを予め設定して記憶する抽出対象データ記憶手段をさらに備え、前記データ出力手段は、前記許容範囲を逸脱したデータと前記関連データとに基づいて前記出力情報を出力するとよい。
このように、加工セルは、抽出対象データ記憶手段を備えることで、異常情報判定手段が比較するデータを限定して、他の加工セルや加工セル管理システムに出力することができる。これにより、データ転送量の低減、データの分析や判定の高速化等が図られる。
また、前記の目的を達成するために、本発明は、複数の加工セルと、前記複数の加工セルを統合的に管理する管理コンピュータとで構成される加工セル管理システムであって、前記加工セルに関連する物理量データ、及び前記物理量データを統計処理した統計処理データのうち少なくとも１つに許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、前記物理量データ又は前記統計処理データが前記許容範囲を逸脱した場合に、異常発生の通知、前記物理量データ及び前記統計処理データのうちの少なくとも１つを含む出力情報を他の加工セル又は前記管理コンピュータに出力するデータ出力手段と、出力情報を出力した異常発生元の加工セルの物理量データ又は統計処理データと、保有する加工セルの物理量データ又は統計処理データとを比較し、前記異常発生元の加工セル固有の異常か否かを判定する異常情報判定手段と、前記異常情報判定手段による判定結果を報知する報知手段と、を含み、前記管理コンピュータは、前記許容範囲設定手段、前記データ出力手段、前記異常情報判定手段、前記報知手段のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする。
この場合、前記異常情報判定手段は、前記異常発生元の加工セルの許容範囲を逸脱した物理量データ及び統計処理データのうちの少なくとも１つについて、前記保有する加工セルの物理量データ又は統計処理データが類似しているか否かを、相関係数に基づいて判定することが好ましい。
さらに、前記異常情報判定手段は、前記出力情報が出力された時刻又は異常が発生した加工タイミング前後の所定範囲内の前記物理量データを抽出して比較するとよい。
本発明によれば、加工セル及び加工セル管理システムは、異常が発生した加工セル以外の加工セルでも自動的に判定を行い、同様の異常の発生あるいは異常の予兆等を効率良く認識及び報知することができる。
本発明の一実施形態に係る加工セル及び加工セル管理システムの全体構成を示す説明図である。 図１の加工セルの構成を示す機能ブロック図である。 図３Ａは、物理量データの許容範囲の設定及び許容範囲の逸脱判定の流れを示す説明図であり、図３Ｂは、複数ショットの成形品重量の判定結果を示す図表である。 他加工セルの比較用データと自加工セルの自データからの相関係数の算出を概念的に捉えるための説明図である。 異常情報判定部において相関係数による異常の判定を概念的に捉えるための説明図である。 自セル異常判定処理部の異常判定方法を示すフローチャートである。 他セル比較判定処理部の異常判定方法を示すフローチャートである。 第１変形例に係る加工セル及び加工セル管理システムのブロック図である。 第２変形例に係る加工セル及び加工セル管理システムのブロック図である。
以下、本発明に係る加工セル及び加工セル管理システムについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
加工セル１０は、図１に示すように、複数種類の構成（機械的機構、電気的機構等）を組み合わせて構成され、各構成を連動させることによりワークを加工する。この種の加工セル１０は、ワークを加工する工場に複数台設置される。
加工セル管理システム１２は、工場でのワークの加工を統合的に管理するため、ＬＡＮ１４等により複数の加工セル１０同士を情報通信可能に接続したネットワークシステムに構成されている。この加工セル管理システム１２は、複数の加工セル１０を管理する集中管理コンピュータ１６と、集中管理コンピュータ１６に接続されて工場全体（生産ライン等）を管理する工場管理コンピュータ１８とを備える。なお、工場管理コンピュータ１８は工場のサーバやクラウドとして機能し得る。
工場内において、各加工セル１０は、類似の加工を実施するように構成されている。「類似の加工」とは、成形に使用する材料が同一、材料のグレードや一部の物性が同一、成形条件の一部又は全部が同一、加工セル１０の各構成が一部又は全て同一、加工セル１０の設置環境が同一等のように、共通性をある程度有していることがあげられる。なお、類似の加工は、上記の条件を満たしていれば、工場が異なっていてもよい。
以下では、射出成形を行う射出成形用の加工セル１０について代表的に説明する。勿論、加工セル１０は、射出成形用に限定されるものではなく、例えば、他の成形、切断、研削、接合、組立等を行う種々の加工セル１０に適用し得る。
射出成形用の加工セル１０は、主要な構成として成形機本体２０を有し、また成形機本体２０の周辺装置として、金型温調機２２、乾燥機２４、成形品取出装置２６、コンベア２８、インサート品挿入装置３０、警報灯３２、タッチパネル３４及びスピーカ３６等を備える。さらに、加工セル１０は、加工セル１０内の各構成の情報を取得及び処理して、各構成を制御するセル側コンピュータ４０を備える。成形機本体２０、金型温調機２２、乾燥機２４、成形品取出装置２６、コンベア２８、インサート品挿入装置３０、警報灯３２、タッチパネル３４及びスピーカ３６は、ＣＳＭＡ／ＣＤ等の通信線３８により相互に情報通信可能に接続されている。
以下、説明の便宜のため、複数の加工セル１０のうち代表的に説明する加工セル１０を自加工セル１０Ａともいい、自加工セル１０Ａとは異なる他の加工セル１０を他加工セル１０Ｂともいう。自加工セル１０Ａ及び他加工セル１０Ｂは、類似の射出成形（加工）を行う。類似の射出成形としては、同じ樹脂材料、同じ樹脂グレード、同じキャビティ形状、同じ方式の金型温調機２２、同じ乾燥機２４、同じ機種の成形品取出装置２６、同じクリーンルーム内への加工セル１０の設置、共通の成形条件、共通の設備条件、共通の環境条件等があげられる。
成形機本体２０は、ノズル２０ａ１により樹脂材料（ペレット）を搬送しつつ加熱溶融して溶融樹脂を射出する射出部２０ａと、開閉する金型２０ｂ１のキャビティに射出部２０ａから溶融樹脂を流動させてワークを成形する型締部２０ｂとを機台２０ｃ上に備える。射出部２０ａ及び型締部２０ｂの駆動制御は、セル側コンピュータ４０によってなされる。なお、成形機本体２０は、駆動制御を行う制御装置を、セル側コンピュータ４０と別に備えていてもよい。
金型温調機２２は、温調された水や油の流動を制御して、金型２０ｂ１の温度を調整及び安定化させる。乾燥機２４は、樹脂材料を事前に乾燥させて、成形機本体２０の射出部２０ａのホッパ２０ａ２に供給する。成形品取出装置２６は、金型２０ｂ１の開放時に、キャビィティから成形した成形品（ワーク）を取り出す。コンベア２８は、成形品取出装置２６によって取り出されたワークが載せられて、次の工程にワークを搬送する。インサート品挿入装置３０は、金型２０ｂ１のキャビティ内にインサート品を位置決めし、溶融樹脂の射出成形時にインサート成形を実施させる。また、警報灯３２、タッチパネル３４及びスピーカ３６は、加工セル１０の各構成の駆動状態、異常、消耗品交換やメンテナンス等をオペレータに知らせる。
なお、加工セル１０は、上記の複数種類の周辺装置のうち全部を備えずに、必要な構成を選択的に備えていればよい。例えばインサート成形を実施しない場合には、インサート品挿入装置３０を備えていなくてもよく、また例えば、ワークの取出を手動で行う場合には、成形品取出装置２６を備えていなくてもよい。さらに、複数の加工セル１０は、周辺装置を共有していてもよく、例えば、複数の成形機本体２０（加工セル１０）に１台の乾燥機２４が接続されて、乾燥した同一の樹脂材料を各成形機本体２０に供給する構成とすることができる。
セル側コンピュータ４０は、図示しない入出力インターフェース、プロセッサ、及びメモリ４２（図２参照）等で構成されるコンピュータが適用される。警報灯３２、タッチパネル３４及びスピーカ３６は、セル側コンピュータ４０の入出力インターフェースに接続されていてもよい。また、複数の加工セル１０は、ＬＡＮ１４を介して、他の加工セル１０のセル側コンピュータ４０同士、又は集中管理コンピュータ１６と情報通信可能に接続される。
セル側コンピュータ４０のメモリ４２には、加工セル１０の制御時に実施する制御プログラム４０ａが記憶されている。セル側コンピュータ４０のプロセッサは、この制御プログラム４０ａを実行処理することで、図示しない射出成形制御部と、図２に示すように、自セル異常判定処理部４４と、他セル比較判定処理部４６とを構築する。
射出成形制御部は、加工セル１０の各構成（成形機本体２０、周辺装置）を制御して、ワークの射出成形を行う機能部である。自セル異常判定処理部４４は、自加工セル１０Ａの各構成の状態検出により、自加工セル１０Ａの異常の発生を判定処理する機能部である。他セル比較判定処理部４６は、異常発生元の他加工セル１０Ｂの情報と自加工セル１０Ａの情報とに基づき、自加工セル１０Ａに類似の異常が発生するか否かを判定処理する機能部である。
詳細には、自セル異常判定処理部４４は、物理量取得部４８、統計処理部５０、許容範囲設定部５２（許容範囲設定手段）、許容範囲逸脱判定部５４、データ出力部５６（データ出力手段）及び判定結果報知部５８を含む。また、自セル異常判定処理部４４は、物理量データ領域６０、統計処理データ領域６２及び抽出データ領域６４（抽出対象データ記憶手段）をメモリ４２内に備える。
物理量取得部４８は、射出成形時に、自加工セル１０Ａの各構成からフィードバックされる信号、又は自加工セル１０Ａ内の図示しないセンサや検査機器の信号等を受信して、これらの信号Ｓに基づき物理量データＤｐを物理量データ領域６０に記憶させる。物理量取得部４８は、取得した信号Ｓから物理量データＤｐを適宜算出して記憶してもよい。射出成形時の物理量の項目（種類）は、特に限定されるものではないが、例えば、成形品重量、成形品寸法、スクリュー回転トルク、スクリュー回転位置、溶融樹脂の射出速度、ノズル温度、金型温度、型締力、可動型位置、金型２０ｂ１の開き量等があげられる。物理量データＤｐを取得するタイミングは、１ショット（１回の成形）毎や所定回数毎に設定される。
また、物理量データ領域６０には、物理量取得部４８により取得される物理量データＤｐの他に、実施する射出成形において基準となる基準物理量データＤｐ（０）が記憶される。基準物理量データＤｐ（０）は、オペレータの入力や統計処理によって設定されるとよい。例えば、図３Ａに示すように、自加工セル１０Ａの基準物理量データＤｐ（０）の項目である、成形品重量の基準物理量データＭ１（０）として１２０ｇが記憶される。
図２に戻り、統計処理部５０は、物理量データ領域６０に記憶された物理量データＤｐの統計処理を行い、統計処理データＤｓを生成してメモリ４２の統計処理データ領域６２に記憶させる。統計処理では、同一項目内の複数の物理量データＤｐから平均値、最大値、最小値、偏差、規則性、不規則性等を算出又は抽出する。このように統計処理を行うことで、例えば物理量データＤｐのデータ数が非常に多い場合に、データ数を少なくすることができ、データ転送量の低減や処理の高速化を図ることができる。また、統計処理データ領域６２にも、統計処理部５０により統計処理される統計処理データＤｓの他に、射出成形において基準となる基準統計処理データＤｓ（０）が記憶される。
許容範囲設定部５２は、物理量データ領域６０の基準物理量データＤｐ（０）や統計処理データ領域６２の基準統計処理データＤｓ（０）を項目毎に読み出し、これらのデータに基づき許容範囲（許容範囲情報）を設定する。この際、許容範囲設定部５２は、予め規定された数値範囲を基準物理量データＤｐ（０）や基準統計処理データＤｓ（０）に当てはめる、又は複数の物理量データＤｐや統計処理データＤｓの値に応じて自動的に範囲を変化させて設定する等の処理を行う。
例えば図３Ａに示すように、成形品重量の基準物理量データＭ１（０）が１２０ｇの場合、許容範囲設定部５２は、最小値が１１９．１ｇで最大値が１２０．９ｇの許容範囲を設定する。そして、許容範囲設定部５２は、射出成形に関連する全ての物理量データＤｐや統計処理データＤｓに関して許容範囲を設定し、この許容範囲を許容範囲逸脱判定部５４に提供する。
許容範囲逸脱判定部５４は、物理量データ領域６０又は統計処理データ領域６２に記憶された物理量データＤｐ又は統計処理データＤｓを読み出し、設定された各項目の許容範囲に物理量データＤｐ及び統計処理データＤｓが含まれるか否かを判定する。すなわち、物理量データＤｐ又は統計処理データＤｓが許容範囲内であれば、射出成形においてその物理量に関わる内容が正常であると推定することができる。逆に、物理量データＤｐ又は統計処理データＤｓが許容範囲から逸脱していれば、射出成形においてその物理量に関わる内容に異常が生じていると推定することができる。
許容範囲逸脱判定部５４は、各項目の物理量データＤｐや統計処理データＤｓに対して１ショット毎に逸脱判定を行うことで、加工セル１０の異常をリアルタイムに検知することができる。あるいは、許容範囲逸脱判定部５４による判定は、複数ショットの物理量データＤｐが蓄えられた段階でまとめて行ってもよい。
例えば図３Ｂに示すように、自加工セル１０Ａの成形品重量の許容範囲として１１９．１ｇ＜Ｍ１（ｎ）≦１２０．９ｇが設定されていた場合、許容範囲逸脱判定部５４は、１ショット毎の成形品重量が許容範囲内か否かを判定する。なお、この場合のｎはショット数である。そして図３Ｂ中では、成形品重量の物理量データＭ１（ｎ）が、９ショットまでは許容範囲内にあり、１０ショット以降は許容範囲外にあることを判定する。
図２に戻り、データ出力部５６は、許容範囲逸脱判定部５４にて物理量データＤｐ又は統計処理データＤｓが許容範囲を逸脱していることを判定した場合に、他加工セル１０Ｂや集中管理コンピュータ１６に自加工セル１０Ａの異常発生を知らせる。この際、データ出力部５６は、異常発生の通知、異常が発生した物理量データＤｐ及び統計処理データＤｓのうち少なくとも１つを含む出力情報ｆｏを生成して外部に出力する。
出力情報ｆｏが物理量データＤｐや統計処理データＤｓを含む場合は、他加工セル１０Ｂや集中管理コンピュータ１６の他セル比較判定処理部４６において、その物理量データＤｐや統計処理データＤｓを用いて異常の判定等を行う。そのため、出力情報ｆｏは、異常を検出した時間（出力情報ｆｏを出力する時刻）又は異常が発生した加工タイミング前後の所定ショット数（例えば、図４中に示すように３０ショット分）の物理量データＤｐや統計処理データＤｓを含むように形成されるとよい。
また、自セル異常判定処理部４４は、物理量データＤｐや統計処理データＤｓが許容範囲を逸脱した際に、逸脱した項目に関連する物理量データＤｐ又は統計処理データＤｓを示す参照テーブルＴｒ（関連データ）を抽出データ領域６４に予め記憶している。そして、データ出力部５６は、逸脱の判定に伴い参照テーブルＴｒを参照することで、他加工セル１０Ｂにおいて類似の異常を判定するのに必要なデータを取捨して出力情報ｆｏを生成する。一例として、自加工セル１０Ａの成形品重量の物理量データＭ１（ｎ）が許容範囲を逸脱した場合、データ出力部５６は、抽出データ領域６４の参照テーブルＴｒを参照して、成形材料情報や成形品寸法等を物理量データ領域６０から抽出する。なお、データ出力部５６は、メモリ４２に記憶されている全ての項目の物理量データＤｐ及び統計処理データＤｓを含む出力情報ｆｏを生成してもよい。
さらに、判定結果報知部５８は、許容範囲逸脱判定部５４の判定結果をオペレータに報知する。例えば、自加工セル１０Ａの異常の発生を判定した場合に、警報灯３２の点灯、タッチパネル３４への表示、スピーカ３６からの音出力等を行う。
一方、他セル比較判定処理部４６は、他加工セルデータ取得部６６、異常情報判定部６８（異常情報判定手段）、判定結果報知部７０（報知手段）、異常発生警告部７２（異常発生警告手段）及び材料情報取得部７４（成形材料情報取得手段）を含む。また、他セル比較判定処理部４６は、他加工セルデータ領域７６、成形材料データ領域７８、異常データ領域８０（異常データ記憶手段）をメモリ４２内に備える。
他加工セルデータ取得部６６は、ＬＡＮ１４を介して送信される他加工セル１０Ｂの出力情報ｆｏを受信し、この出力情報ｆｏをメモリ４２の他加工セルデータ領域７６に記憶する。また出力情報ｆｏに異常発生の通知しか存在しない場合、他加工セルデータ取得部６６は、出力情報ｆｏに基づき他加工セル１０Ｂにアクセスして必要なデータを取得する。
異常情報判定部６８は、他加工セルデータ領域７６に記憶された異常発生元の他加工セル１０Ｂの物理量データＤｐ’又は統計処理データＤｓ’（以下、まとめて比較用データＤ’ともいう）と、物理量データ領域６０又は統計処理データ領域６２に記憶された物理量データＤｐ又は統計処理データＤｓ（以下、まとめて自データＤともいう）とを比較して自加工セル１０Ａの異常の発生又は異常の予兆を判定する。特に、本実施形態では、異常発生元の他加工セル１０Ｂの比較用データＤ’と自加工セル１０Ａの自データＤの関連性（相関性）を検証する。これにより、他加工セル１０Ｂの異常が、自加工セル１０Ａにも生じ得る類似の異常か、異常発生元の他加工セル１０Ｂ固有の異常かを良好に判定することが可能となる。
このため、異常情報判定部６８は、異常が生じている他加工セル１０Ｂの比較用データＤ’の項目、ショット数又は時刻等に基づき、自加工セル１０Ａの自データＤ（物理量データＤｐ又は統計処理データＤｓ）を読み出す。そして、異常情報判定部６８は、内部に備える相関係数算出部６８ａにより、他加工セル１０Ｂの比較用データＤ’と、読み出した自データＤとから、周知の相関係数算出方法により相関係数Ｒを算出する。
この相関係数Ｒは、−１≦Ｒ≦１で算出され、相関係数Ｒが−１や１に近い値程、異常発生元の他加工セル１０Ｂの比較用データＤ’に、自加工セル１０Ａの自データＤが相関していることになる。そのため、異常情報判定部６８は、算出された相関係数Ｒが予め設定した範囲外にある場合（例えば、Ｒ≧０．７又はＲ≦−０．７、つまり０．７≦｜Ｒ｜≦１．０の場合）に、自加工セル１０Ａでも異常が発生している、又は異常の予兆があることを判定する。逆に、相関係数Ｒが予め設定した範囲内にある場合（例えば、−０．７＜Ｒ＜０．７の場合、つまり０≦｜Ｒ｜＜０．７）に、異常発生元の他加工セル１０Ｂ固有の異常であることを判定する。
例えば、図４に示すように、異常情報判定部６８は、他加工セル１０Ｂの比較用データＤ’（成形品重量の物理量データＭ１（ｎ））と、自加工セル１０Ａの自データＤ（成形品重量の物理量データＭ２（ｎ））とを読み出す。この場合、自データＤの成形品重量の物理量データＭ２（ｎ）が全て許容範囲内に収まっているため、自加工セル１０Ａの自セル異常判定処理部４４では異常を検出していない。その一方で、比較用データＤ’の成形品重量の物理量データＭ１（ｎ）は、１０ショット以降が許容範囲を逸脱したデータとして取得されている。
そこで、相関係数算出部６８ａは、比較用データＤ’の成形品重量の物理量データＭ１（ｎ）と、自データＤの成形品重量の物理量データＭ２（ｎ）に基づき相関係数Ｒを算出する。これにより図４中に示すように０．７９という高い相関係数Ｒが算出された場合には、比較用データＤ’と自データＤとの相関性が高く、自加工セル１０Ａでも同様の異常が生じることを推定することができる。よって、他セル比較判定処理部４６は、図５に示すように、算出した相関係数Ｒ（＝０．７９）と所定範囲とを比較して、範囲外（例えば、０．７≦｜Ｒ｜≦１．０）であることを判定すると、オペレータ等にその旨を報知する。
判定結果報知部７０は、異常情報判定部６８の判別結果をオペレータに報知する。異常情報判定部６８により自加工セル１０Ａの異常の発生や異常の予兆が判定された場合には、警報灯３２の点灯、タッチパネル３４への表示、スピーカ３６からの音出力等を行う。また、異常の発生や異常の予兆がない場合は、タッチパネル３４等を介して自加工セル１０Ａが正常である旨を報知するとよい。
異常発生警告部７２は、異常情報判定部６８において自加工セル１０Ａの異常の発生や異常の予兆が判定された場合に、その旨を異常発生警告情報ｆｃとして生成し、ＬＡＮ１４を介して他加工セル１０Ｂ又は集中管理コンピュータ１６に送信する。これにより、他加工セル１０Ｂや集中管理コンピュータ１６において自加工セル１０Ａの異常判定が共有される。例えば、集中管理コンピュータ１６は加工セル１０全体の動作を停止する等の対処をとることができる。
一方、材料情報取得部７４は、加工セル１０に用いられる成形材料のグレード、ロット番号等の成形材料の情報の入力を促す画面をタッチパネル３４に表示して、オペレータが入力した成形材料情報ｆｂを成形材料データ領域７８に記憶する。この成形材料情報ｆｂは、異常情報判定部６８が他加工セル１０Ｂの比較用データＤ’と、自加工セル１０Ａの自データＤとを比較する際に用いられる。
すなわち、異常情報判定部６８は、異常発生元の他加工セル１０Ｂと自加工セル１０Ａの成形材料の樹脂グレード、ロット番号等の関連を分析することで、類似の異常の判定精度を高めることが可能となる。例えば、異常情報判定部６８は、異常発生元の他加工セル１０Ｂと自加工セル１０Ａが同じ樹脂グレードであることを識別することで、図４に示す発生した異常が成形品重量変化現象であることを推定する。これにより例えば、今回の異常に関して、樹脂ロットが変わったことに起因する現象等であることを推定することができる。このように、加工セル管理システム１２は、単独の加工セル１０だけで原因究明し難いケースでも、成形材料情報ｆｂにより早期の原因究明を効果的に行うことが可能となる。
また、他セル比較判定処理部４６は、過去の異常発生に伴う物理量データＤｐや統計処理データＤｓ（以下、まとめて過去データＤｂともいう）を記憶する異常データ領域８０を有しているとよい。過去データＤｂは、異常発生元の他加工セル１０Ｂの比較用データＤ’の他に、自加工セル１０Ａが異常を判定した際の物理量データＤｐや統計処理データＤｓであってもよい。
これにより、異常情報判定部６８は、過去の異常発生に伴う過去データＤｂと、現在の自データＤとを比較して、過去に発生した異常に対し自データＤが関連するような動き（データ変化）をした場合に、現在の自加工セル１０Ａの異常について判定することができる。そして、過去の異常と類似の異常が発生したことを検出すると、その旨をオペレータに報知することで、加工セル１０の異常をより早期に検出することが可能となる。
例えば、過去の異常発生時において、金型保護アラームの発生前から射出圧の上昇が見られていたケース（物理量データＤｐ又は統計処理データＤｓ）を過去データＤｂとして記憶する。そして、今回の異常発生時に、異常情報判定部６８は、過去データＤｂとの比較を行い射出圧の上昇を検知した場合に、過去のケースに基づいて金型保護アラーム発生を推定し、判定結果報知部７０や異常発生警告部７２により推定結果を報知する。これにより、金型保護アラーム発生前に金型２０ｂ１のメンテナンスの実施等をオペレータに指示することが可能となる。なお、過去の異常発生時の過去データＤｂの記憶には、各加工セル１０内のメモリ４２だけでなく、セル側コンピュータ４０と独立した外付けのＨＤＤ等の記憶媒体を使用してもよく、あるいはＬＡＮ１４を介して接続されたクラウド等を使用してもよい。
本実施形態に係る加工セル１０及び加工セル管理システム１２は、基本的には、以上のように構成されるものであり、以下、異常判定の処理フロー（異常判別方法）について説明する。
加工セル管理システム１２の各加工セル１０は、セル側コンピュータ４０の制御下で、射出成形を実施してワークを製造する。そして、射出成形時には、自セル異常判定処理部４４において、自加工セル１０Ａの物理量データＤｐを取得して自加工セル１０Ａの異常を監視し、異常が生じた場合に他加工セル１０Ｂや集中管理コンピュータ１６に異常を知らせる。
具体的には、まず自セル異常判定処理部４４の許容範囲設定部５２が、射出成形において監視する物理量データＤｐや統計処理データＤｓに許容範囲を設定する（ステップＳ１０）。許容範囲設定部５２は、監視する全ての項目の基準物理量データＤｐ（０）や基準統計処理データＤｓ（０）を読み出し、各項目に対して許容範囲をそれぞれ設定する。なお、許容範囲設定部５２は、設定した許容範囲をメモリ４２に保存しておくことで、次の射出成形が同一の成形条件である場合に、保存した許容範囲を読み出してもよい。
そして、自セル異常判定処理部４４の物理量取得部４８は、射出成形の実施中に１ショット毎に各構成から信号Ｓを受信（取得）し、物理量データ領域６０に物理量データＤｐを記憶させる（ステップＳ１１）。また、統計処理部５０は、適宜のタイミングになると、統計処理部５０が物理量データ領域６０に記憶された物理量データＤｐを統計処理して統計処理データＤｓを形成し、統計処理データ領域６２に記憶させる（ステップＳ１２）。
その後、許容範囲逸脱判定部５４は、設定した許容範囲に対応する物理量データＤｐ又は統計処理データＤｓを読み出し、これらの物理量データＤｐや統計処理データＤｓが許容範囲を逸脱しているか否かを判定する（ステップＳ１３）。そして、物理量データＤｐ又は統計処理データＤｓが許容範囲を逸脱している場合にはステップＳ１４に進み、許容範囲を逸脱していない場合にはステップＳ１６に進む。
物理量データＤｐ又は統計処理データＤｓが許容範囲を逸脱している場合（ステップＳ１３：ＹＥＳの場合）、データ出力部５６は、他加工セル１０Ｂや集中管理コンピュータ１６に出力情報ｆｏを出力する（ステップＳ１４）。この際、データ出力部５６は、抽出データ領域６４の参照テーブルＴｒを参照して関連する物理量データＤｐ又は統計処理データＤｓを取捨すると共に、逸脱を判定した前後のショットの物理量データＤｐや統計処理データＤｓを抽出して出力情報ｆｏを生成する。これにより、自加工セル１０Ａにおける異常の発生が、他加工セル１０Ｂや集中管理コンピュータ１６において共有される。
さらに、自セル異常判定処理部４４の判定結果報知部５８は、自加工セル１０Ａの警報灯３２、タッチパネル３４、スピーカ３６を動作させてオペレータに自加工セル１０Ａの異常の発生を報知する（ステップＳ１５）。
その後（ステップＳ１５の後、ステップＳ１３：ＮＯの場合）、自セル異常判定処理部４４は射出成形の終了を判定する（ステップＳ１６）。そして、射出成形を終了する場合（ステップＳ１６：ＹＥＳの場合）は、自セル異常判定処理部４４も処理を終了するため、取得した物理量データＤｐや統計処理データＤｓの記憶や消去を適宜実施する。一方、射出成形を継続する場合（ステップＳ１６：ＮＯの場合）は、ステップＳ１１に戻り、以下同様の処理フローを繰り返す。
なお、自セル異常判定処理部４４は、ステップＳ１３において重要な物理量データＤｐや統計処理データＤｓが許容範囲を逸脱した場合、又は物理量データＤｐや統計処理データＤｓが許容範囲を大幅に逸脱した場合等に、ステップＳ１６において自加工セル１０Ａの駆動を強制的に終了してもよい。これにより、加工セル１０に異常が発生した際に、射出成形の実施を直ちに中断することが可能となる。
また、各加工セル１０は、他加工セル１０Ｂにおいて許容範囲の逸脱が判定された場合（出力情報ｆｏを受信した場合）に、他セル比較判定処理部４６により他加工セル１０Ｂ固有の異常か、自加工セル１０Ａにも類似の異常が発生するかを自動的に検査する。
具体的には、他セル比較判定処理部４６の他加工セルデータ取得部６６が、異常発生元の他加工セル１０Ｂから出力情報ｆｏを取得し、他加工セルデータ領域７６に出力情報ｆｏを記憶する（ステップＳ２０）。この出力情報ｆｏの受信に伴い、異常情報判定部６８が動作して、異常発生元の他加工セル１０Ｂの比較用データＤ’（物理量データＤｐ’又は統計処理データＤｓ’）を読み出すと共に、自加工セル１０Ａにおいて同一項目の自データＤ（物理量データＤｐ又は統計処理データＤｓ）を読み出す（ステップＳ２１）。
そして、異常情報判定部６８の相関係数算出部６８ａは、読み出した他加工セル１０Ｂの比較用データＤ’と、自加工セル１０Ａの自データＤとを用いて相関係数Ｒを算出する（ステップＳ２２）。
その後、異常情報判定部６８は、算出した相関係数Ｒが所定の範囲内か、所定の範囲外かを判定する（ステップＳ２３）。そして、相関係数Ｒが、所定の範囲内であればステップＳ２４に進み、所定の範囲外であればステップＳ２５に進む。なお、異常情報判定部６８は、相関係数Ｒに基づく異常の判定の他に、上述した成形材料データ領域７８の成形材料情報ｆｂを用いる、異常データ領域８０の過去データＤｂを用いる等して、異常を判定してもよい。
相関係数Ｒが所定の範囲内の場合（ステップＳ２３：ＹＥＳの場合）は、異常発生元の他加工セル１０Ｂの比較用データＤ’と、自加工セル１０Ａの自データＤとの相関性が低いことになる。換言すれば、他加工セル１０Ｂの異常は、自加工セル１０Ａにおいて生じ難く、他加工セル１０Ｂ固有の異常と言える。そのため、判定結果報知部７０は、タッチパネル３４やスピーカ３６等により自加工セル１０Ａに異常が発生しない、又は異常の予兆がない旨を報知する（ステップＳ２４）。なお、異常の発生がない場合には、何も報知しなくてもよく、あるいは検査を実施したことのみを報知してもよい。ステップＳ２４の後、他セル比較判定処理部４６は、送信された出力情報ｆｏに基づく判定処理を終了する。
一方、相関係数Ｒが所定の範囲外の場合は、異常発生元の他加工セル１０Ｂの比較用データＤ’と、自加工セル１０Ａの自データＤとの相関性が高いことになる。換言すれば、他加工セル１０Ｂの異常は、自加工セル１０Ａにおいて類似の異常として生じる可能性があると言える。そのため他セル比較判定処理部４６の異常発生警告部７２は、自加工セル１０Ａでも異常が発生する又は異常の予兆がある旨の異常発生警告情報ｆｃを他加工セル１０Ｂや集中管理コンピュータ１６に出力する（ステップＳ２５）。これにより、他加工セル１０Ｂや集中管理コンピュータ１６において、類似の異常の情報を共有することができる。
さらに、他セル比較判定処理部４６の判定結果報知部７０は、警報灯３２、タッチパネル３４又はスピーカ３６等により自加工セル１０Ａに異常が発生する、又は異常の予兆があることを報知する（ステップＳ２６）。この際、他セル比較判定処理部４６は、自加工セル１０Ａの駆動を強制的に停止してもよい。またステップＳ２６の後、他セル比較判定処理部４６は、判定した異常内容である物理量データＤｐや統計処理データＤｓを異常データ領域８０に記憶する等して、送信されてきた出力情報ｆｏに基づく判定処理を終了する。
以上のように、本実施形態に係る加工セル１０及び加工セル管理システム１２は、物理量データＤｐ又は統計処理データＤｓが許容範囲を逸脱した場合に出力情報ｆｏを出力することで、他加工セル１０Ｂや加工セル管理システム１２において異常の発生を共有することができる。また、加工セル１０は、異常情報判定部６８及び判定結果報知部７０により、異常発生元の加工セル１０固有の異常か否かを判定し、その判定結果を報知することで、同様の異常の発生あるいは異常の予兆等を自動的に検査してオペレータに知らせることができる。これにより、オペレータの検査の手間等が大幅に軽減され、また早期に異常に対処することが可能となる。従って、加工セル１０及び加工セル管理システム１２は、より高精度且つ安定的にワークを加工することができる。
この場合、異常情報判定部６８は、相関係数Ｒに基づき異常発生元の他加工セル１０Ｂ固有の異常か類似しているかを判定することで、異常の予兆を一層早期に検知することができる。よって、複数の加工セル１０を早い段階でメンテナンスすることが可能となり、加工不良等が抑制される。また、異常情報判定部６８は、出力情報ｆｏが出力された時刻又は異常が発生した加工タイミング前後の所定範囲内の物理量データＤｐを抽出して比較することで、異常発生元の他加工セル１０Ｂ固有の異常か類似しているかをより確実に判定することができる。
さらに、加工セル１０は、異常発生警告部７２を備えることで、他加工セル１０Ｂ又は集中管理コンピュータ１６でも、類似の異常の発生を共有することができ、異常の原因追究やメンテナンス等に役立てることができる。またさらに、加工セル１０は、抽出データ領域６４を備えることで、比較対象となるデータを限定して、他加工セル１０Ｂや加工セル管理システム１２に出力情報ｆｏを出力することが可能となる。これによりデータ転送量の低減、データの分析及び判定の高速化を図ることができる。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。例えば、自セル異常判定処理部４４は、許容範囲設定部５２により物理量データＤｐ及び統計処理データＤｓの項目のうち少なくとも１つに許容範囲を設定して、その許容範囲に対する物理量データＤｐ又は統計処理データＤｓの逸脱を判定すればよい。また、加工セル１０及び加工セル管理システム１２は、他の工場の加工セル１０や加工セル管理システム１２と通信するようにネットワークを構築することで、複数の工場の各加工セル１０の異常を統合的に比較分析することが可能となる。さらに、加工セル管理システム１２は、異常データ領域８０の過去に発生した異常のデータを用いて、各加工セル１０の異常内容の傾向を分析することで、異常の判定に役立てる、メンテナンスの報知の時期を変動させる等してもよい。
また例えば、図８に示す第１変形例に係る加工セル１１０及び加工セル管理システム１１２は、成形機本体１２０を駆動制御する図示しない制御装置に、自セル異常判定処理部４４及び他セル比較判定処理部４６を備える点で、本実施形態と異なる。この場合、成形機本体１２０が、ＬＡＮ１４等を介して他加工セル１１０Ｂの成形機本体１２０及び集中管理コンピュータ１６に接続され、情報を送受信するように構成されている。このように、成形機本体１２０の制御装置により自加工セル１０Ａの異常の判定や他加工セル１０Ｂとの比較判定を行っても同様の効果を得ることができる。
あるいは、図９に示す第２変形例に係る加工セル２１０及び加工セル管理システム２１２は、セル側コンピュータ２４０に自セル異常判定処理部４４を備える一方で、集中管理コンピュータ２１６に他セル比較判定処理部４６を備える点で、本実施形態と異なる。すなわち、加工セル管理システム２１２は、ある加工セル２１０に異常が生じると、集中管理コンピュータ２１６において異常発生元の加工セル２１０固有の異常か、他の加工セル２１０にも類似の異常が生じるかを統括的に判定する構成となっている。このように、集中管理コンピュータ２１６において、複数の加工セル２１０の類似の異常を判定することで、加工セル２１０の管理が容易となり、異常の対処等をより迅速に行うことができる。
１０、１１０、２１０…加工セル
１２、１１２、２１２…加工セル管理システム
１６、２１６…集中管理コンピュータ
２０、１２０…成形機本体 ４０、２４０…セル側コンピュータ
４８…物理量取得部 ５０…統計処理部
５２…許容範囲設定部 ５４…許容範囲逸脱判定部
５６…データ出力部 ５８、７０…判定結果報知部
６０…物理量データ領域 ６２…統計処理データ領域
６４…抽出データ領域 ６６…他加工セルデータ取得部
６８…異常情報判定部 ６８ａ…相関係数算出部
７２…異常発生警告部 ７４…材料情報取得部
７６…他加工セルデータ領域 ７８…成形材料データ領域
８０…異常データ領域

Claims (10)

  1. 加工セルに関連する物理量データ、及び前記物理量データを統計処理した統計処理データのうち少なくとも１つに許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、
    前記物理量データ又は前記統計処理データが前記許容範囲を逸脱した場合に、異常発生の通知、前記物理量データ及び前記統計処理データのうちの少なくとも１つを含む出力情報を他の加工セル又は加工セル管理システムに出力するデータ出力手段と、
    出力情報を出力した異常発生元の加工セルの物理量データ又は統計処理データと、保有する加工セルの物理量データ又は統計処理データとを比較し、前記異常発生元の加工セル固有の異常か否かを判定する異常情報判定手段と、
    前記異常情報判定手段による判定結果を報知する報知手段と、を備える
    ことを特徴とする加工セル。
  2. 請求項１記載の加工セルにおいて、
    前記異常情報判定手段は、前記異常発生元の加工セルの許容範囲を逸脱した物理量データ及び統計処理データのうちの少なくとも１つに関し、前記保有する加工セルの物理量データ又は統計処理データが類似しているか否かを、相関係数に基づいて判定する
    ことを特徴とする加工セル。
  3. 請求項１又は２記載の加工セルにおいて、
    前記異常情報判定手段は、前記出力情報が出力された時刻又は異常が発生した加工タイミング前後の所定範囲内の前記物理量データを抽出して比較する
    ことを特徴とする加工セル。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の加工セルにおいて、
    前記異常情報判定手段が前記異常発生元の加工セルと類似の異常を判定した場合に、前記他の加工セル又は前記加工セル管理システムに異常発生警告を出力する異常発生警告手段をさらに備える
    ことを特徴とする加工セル。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の加工セルにおいて、
    前記異常情報判定手段が異常の判定を行う際に用いる成形材料情報を取得する成形材料情報取得手段を備える
    ことを特徴とする加工セル。
  6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の加工セルにおいて、
    前記異常発生元の加工セルの物理量データ又は統計処理データを記憶する異常データ記憶手段を備え、
    前記異常情報判定手段は、前記異常データ記憶手段が記憶した過去の物理量データ又は統計処理データと、前記保有する加工セルの物理量データ又は統計処理データとを比較する
    ことを特徴とする加工セル。
  7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の加工セルにおいて、
    前記物理量データ又は前記統計処理データが前記許容範囲を逸脱した際に、他の加工セルのデータと比較するための関連データを予め設定して記憶する抽出対象データ記憶手段をさらに備え、
    前記データ出力手段は、前記許容範囲を逸脱したデータと前記関連データとに基づいて前記出力情報を出力する
    ことを特徴とする加工セル。
  8. 複数の加工セルと、前記複数の加工セルを統合的に管理する管理コンピュータとで構成される加工セル管理システムであって、
    前記加工セルに関連する物理量データ、及び前記物理量データを統計処理した統計処理データのうち少なくとも１つに許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、
    前記物理量データ又は前記統計処理データが前記許容範囲を逸脱した場合に、異常発生の通知、前記物理量データ及び前記統計処理データのうちの少なくとも１つを含む出力情報を他の加工セル又は前記管理コンピュータに出力するデータ出力手段と、
    出力情報を出力した異常発生元の加工セルの物理量データ又は統計処理データと、保有する加工セルの物理量データ又は統計処理データとを比較し、前記異常発生元の加工セル固有の異常か否かを判定する異常情報判定手段と、
    前記異常情報判定手段による判定結果を報知する報知手段と、を含み、
    前記管理コンピュータは、前記許容範囲設定手段、前記データ出力手段、前記異常情報判定手段、前記報知手段のうちの少なくとも１つを備える
    ことを特徴とする加工セル管理システム。
  9. 請求項８記載の加工セル管理システムにおいて、
    前記異常情報判定手段は、前記異常発生元の加工セルの許容範囲を逸脱した物理量データ及び統計処理データのうちの少なくとも１つについて、前記保有する加工セルの物理量データ又は統計処理データが類似しているか否かを、相関係数に基づいて判定する
    ことを特徴とする加工セル管理システム。
  10. 請求項９記載の加工セル管理システムにおいて、
    前記異常情報判定手段は、前記出力情報が出力された時刻又は異常が発生した加工タイミング前後の所定範囲内の前記物理量データを抽出して比較する
    ことを特徴とする加工セル管理システム。
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