JP2021062504A - 射出成形機管理支援装置及び射出成形機 - Google Patents
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Abstract
Description
このため、射出成形機では1サイクルの間において、所定のサンプリングタイム毎に射出成形機に設置された各センサやモータからデータを取得し、そのデータから最大値や樹脂を射出している時間等を算出/測定し、該算出/測定したデータを、成形状態の監視、及び成形品の良否判別等に利用している。
例えば、射出成形機毎に、成形サイクル毎の、成形サイクル時間、射出時間、計量時間、モータ等の温度、ピーク圧、モータ等の負荷率等の成形稼働状態を表す各種データの値を測定している。
具体的には、射出成形機10は、ノズル12内に設けられたスクリュ13を進退移動させる射出サーボモータ15a、スクリュ13を回転させて樹脂量を計量する計量サーボモータ15b、エジェクトピン14を移動させて、金型11から成形品を突き出すエジェクタサーボモータ15c、金型11の型締を行う型締サーボモータ15d、及び各々サーボモータ15aから15dの発熱温度を検出し、検出した温度に関する情報をコントローラ30に送信するセンサ16aから16dを備え、1つの成形品を形成する1サイクル(型締工程、射出工程(ノズルの前進後退も含む。)、計量工程、型開工程、突出し工程、及び待機工程)が実行される毎に、各サーボモータ15aから15dの負荷率を算出する。射出成形機10は、複数回のサイクルに亘り求められたサーボモータ15aから15dの負荷率の変化を表示部(過負荷トレンド表示領域42)に表示する。
そうすることで、特許文献1に開示された電動射出成形機は、複数回のサイクルに亘り求められた負荷率の変化に基づく負荷状況を表示部に表示させることで、負荷状況の予測を可能とし、ユーザはその傾向から、例えばサーボモータ15aから15dの焼付き(オーバーヒート)が生じるおそれがあると判断すれば、成形条件を変更する等して過負荷から駆動部を保護するとともに成形品の生産数の低下を抑えることができる。
そうすることで、成形工程1サイクルの各モータのモータ負荷率を複数回平均することにより各モータの複数サイクルの平均負荷率を算出することで、各モータのモータ負荷率のバラツキをなくし、確実に各モータの平均負荷率を視認することができることが記載されている。
この場合、例えば、サイクル毎のデータをすべて保存する場合、例えばエジェクタ軸のモータ負荷率を小数点2桁まで保存する場合、取りうるデータの最大値は10000で格納に2バイト必要となる。そうすると、2000万ショットの負荷率データを全て格納すると、4000万バイト(40MB)が必要となる。
他方、実際の成形機は1ショットごとに各軸モータ負荷や各ヒータ温度、保圧時間、計量位置、消費電力等多くのデータを取得する。このため、格納に必要となる総メモリ量は、取得データの種類Tを仮に80種類とすると、2000万ショットの80種類全ての、サイクル毎のデータを保存するためには、40MB×80=3.2GBが必要となる。しかしながら、一般的な射出成形機ではメモリ容量が不足してしまう。
そうすると、その間の稼働データをすべて保存することは現実的ではない。また、高い繰り返し安定性が求められる射出成形機では基本的に成形条件を変更しない限り、ある程度稼働データ値は一定となる。
このため、当該射出成形機の、所定期間及び/又は所定期間毎における動作時の当該機械の状態に関する機械状態データの変化傾向(例えば機械出荷時等から現在に至るまでの動作時の成形情報の長期的な変化傾向)や突発的なエラー等の特異値を効率よく記録するとともに、ユーザがその変化傾向を容易に確認できることが望まれている。
この点、特許文献1に開示された射出成形機は、複数回のサイクルに亘って駆動する駆動部の負荷状況を表示部に表示する射出成形機であって、1つのサイクルが実行される毎に駆動部の負荷率を求め、複数回のサイクルにわたり求められた負荷率の変化を示す負荷率トレンドを表示部に表示させるものであって、当該射出成形機の、所定期間及び/又は所定期間毎における動作時の当該機械の状態に関する機械状態データの変化傾向や突発的なエラー等の特異値を効率よく記録することはできない。
また、特許文献2に開示された射出成形機は、成形工程1サイクルの各モータのモータ負荷率を複数回平均することにより各モータの複数サイクルの平均負荷率を算出することで、各モータのモータ負荷率のバラツキをなくし、確実に各モータの平均負荷率を視認することができるものであって、当該射出成形機の、所定期間及び/又は所定期間毎における動作時の当該機械の状態に関する機械状態データ変化傾向や突発的なエラー等の特異値を効率よく記録することはできない。
すなわち、いずれも射出成形機の長期的な稼働データ値の変化を把握することが困難である。さらに、異常発生時の稼働データ(通常時とは異なる特異なデータ値である特異値を示す稼働データ)については、稼働データ値を平均する過程で失われることが予想される。しかしながら、特異値の発生は、射出成形機の故障を原因とする場合が多く、特異値が失われると、故障の原因調査を困難なものとする。
前記機械状態データ取得部により取得された機械状態データ値を、予め設定される前記機械状態データ値の階級を表す階級データ値に変換して、前記所定期間及び/又は前記所定期間毎における度数を前記記憶部に記録する度数分布データ記録部と、を備える射出成形情報管理支援装置に関する。
(第1の実施形態)
図1には、射出成形機1と射出成形情報管理支援装置7とは、インタフェースを介して直接接続されるケースを例示するが、これに限られない。例えば、射出成形機1と射出成形情報管理支援装置7とは、ネットワークを介して接続されてもよい。また、図1では、1台の射出成形機1に対して、1台の射出成形情報管理支援装置7が接続されているが、後述するように複数N台(N≧2)の射出成形機1−n(1≦n≦N)が1台の射出成形情報管理支援装置7に接続されてもよい。
また、後述するように、射出成形機1が射出成形情報管理支援装置7を備えるようにしてもよい。この場合、射出成形情報管理支援装置7を備える射出成形機1−1が、射出成形情報管理支援装置7を備えていない他の射出成形機1-n(2≦n≦N)を併せて管理するようにしてもよい。
射出成形情報管理支援装置7を説明する前に、射出成形機1について簡単に説明する。
図1に示すように、機台(図示せず)上に型開閉及び型締め機構部(以下「型締部10」ともいう)と、射出部40と、を備えて射出成形機1の本体部が構成される。型締部10には後述するように可動プラテン13やエジェクタ機構50等の複数の可動部が備わっている。
また、射出成形機1は、制御装置60を含む。
型締部10について説明する。
型締部10において、固定プラテン12と、リアプラテン15とは、複数のタイバー(図示せず)によって連結され、固定プラテン12とリアプラテン15の間には可動プラテン13がタイバーに沿って移動自在に配設されている。また、金型30の固定側金型32が固定プラテン12に取り付けられ、可動側金型33が可動プラテン13に取り付けられる。
具体的には、型締サーボモータ21の駆動により、プーリ、ベルト等の動力伝達手段を介してボールねじ(図示せず)を駆動し、トグル機構20を前進又は後進(図1において右方向又は左方向)させてトグル機構20を駆動し、可動プラテン13を固定プラテン12方向に前進又は後退させて金型30の開閉・型締、型開きを行う。
型締サーボモータ21のモータ軸には、型締サーボモータ21の回転位置・速度を検出するパルスコーダ等の位置・速度検出器21aが取り付けられている。位置・速度検出器21aからの位置フィードバック信号により、可動プラテン13(可動側金型33)の位置を検出するように構成されている。
可動プラテン13には、製品突出し機構部50(以下「エジェクタ機構50」ともいう)を駆動するエジェクタサーボモータ51が取り付けられている。エジェクタ機構50は可動プラテン13に設けられた金型30(可動側金型33)内から成型品を突き出すための機構である。
具体的には、エジェクタ機構50は、エジェクタサーボモータ51の回転力をプーリ、ベルト(タイミングベルト)からなる動力伝達手段(図示せず)、ボールねじ/ナット機構(図示せず)を介して、エジェクトピン14に伝達し、該エジェクトピン14を金型30(可動側金型33)内に突出させて成型品を金型30(可動側金型33)から突き出すものである。
エジェクタサーボモータ51にもパルスコーダ等のエジェクタサーボモータ51の回転位置・速度を検出する位置・速度検出器51aが取り付けられている。位置・速度検出器51aからの位置フィードバック信号により、エジェクトピン14の位置を検出するように構成されている。
射出部40は、ホッパ48、射出シリンダ41、射出スクリュ43、射出サーボモータ46、計量サーボモータ45等を備える。
射出シリンダ41内に樹脂材料を供給するために、ホッパ48が射出シリンダ41の上部に設けられている。射出シリンダ41の先端にはノズル部42が取り付けられ、射出シリンダ41内には射出スクリュ43が挿通されている。
射出スクリュ43には、射出シリンダ41内の溶融樹脂にかかる圧力を、射出スクリュ43にかかる圧力により検出するロードセル等の圧力センサ47が設けられている。例えば、圧力センサ47での検出信号に基づいて検出樹脂圧力(スクリュ43にかかる樹脂圧力)を測定することができる。
射出スクリュ43は、計量サーボモータ45により、プーリ、タイミングベルト等で構成される伝動手段45cを介して正回転又は逆回転させられる。計量サーボモータ45には図示を省略したパルスコーダ等の計量サーボモータ45の回転位置・速度を検出する位置・速度検出器45aが取り付けられており、射出スクリュ43の回転位置や回転速度を検出する。
また、射出スクリュ43は、射出サーボモータ46によって、プーリ、ベルト、ボールねじ/ナット機構等の回転運動を直線運動に変換する機構を含む伝動手段46cを介して駆動され、射出シリンダ41内を射出シリンダ41の長軸方向に移動する。射出サーボモータ46にはパルスコーダ等の射出サーボモータ46の回転位置・速度を検出する位置・速度検出器46aが取り付けられており、射出スクリュ43の軸方向の位置や速度を検出する。なお、射出サーボモータはスクリュ軸モータともいう。
前述の説明で、射出シリンダ41内の溶融樹脂にかかる圧力を、射出スクリュ43にかかる圧力により検出する圧力センサ47について例示したが、センサ等の計測器は、これに限られない。例えば、各サーボモータ45、46、21、51の温度、シリンダ温度、金型温度等を計測する温度センサ等をそれぞれの箇所に設置することができる。また、各サーボモータ45、46、21、51の瞬時電流値、瞬時電圧値を計測する計測器を設置してもよい。また、型締力を計測するために、歪センサを設置してもよい。
これらの計測器により、射出成形機1の動作時の機械の状態に関する機械状態データを測定することで、射出成形機1(制御装置60)は、例えば、各サーボモータ45、46、21、51の負荷率や温度、射出保圧工程時のピーク圧、型締工程時の型締力、消費電力量、射出時間、計量時間、サイクルタイム等を検出することができる。
なお、計測される機械状態データはこれらに限られない。当業者にとって公知の計測可能な任意のデータを検出するようにしてもよい。
射出成形機1を制御する制御装置60は、数値制御部61、プログラマブルロジックコントローラPLC62、及びサーボ制御部63等を備えている。
PLC62は、射出成形機1のシーケンス動作を制御するPLCCPU621と、シーケンスプログラム及び演算データの一時記憶等に用いられる記憶部622を含む。数値制御部61は、射出成形機1を全体的に制御する数値制御CPU611と、自動運転プログラム及び演算データの一時記憶等に用いられる記憶部612と、を含む。
各サーボモータ45、46、21、51には、それぞれ位置・速度検出器45a、46a、21a、51aがそれぞれ取り付けられており、位置・速度検出器45a、46a、21a、51aからの出力がサーボ制御部63に帰還されるようになっている。
サーボ制御部63は、数値制御部61から指令される各軸(計量サーボモータ45、射出サーボモータ46、型締サーボモータ21、エジェクタサーボモータ51)への移動指令と位置・速度検出器45a、46a、21a、51aからフィードバックされる検出位置、速度に基づいて位置、速度のフィードバック制御を行うとともに、各サーボモータ45、46、21、51の駆動電流のフィードバック制御を実行して、各サーボアンプ45b、46b、21b、51bを介して、各サーボモータ45、46、21、51を駆動制御する。
そうすることで、例えば位置・速度検出器46aからフィードバックされた射出サーボモータ46の回転位置を記憶する現在値レジスタが設けられ、射出サーボモータ46の回転位置によって、スクリュ43の軸方向の位置(射出位置)を検出できるようにされている。
また、型締サーボモータ21のモータ軸に取り付けられたパルスコーダ等の型締サーボモータ21の回転位置・速度を検出する位置・速度検出器21aからの位置フィードバック信号により、可動プラテン13(可動側金型33)の位置を検出できるようにされている。
また、制御装置60は、液晶やCRTで構成される表示器65に接続されている。
以上、射出成形機1について説明した。なお、射出成形機1の構成及びその機能等については、当業者にとって公知の技術であり、詳細な説明は省略する。
次に、射出成形情報管理支援装置7について説明する。
射出成形情報管理支援装置7(以下、略して「管理支援装置7」ともいう)は、インタフェースを介して射出成形機1に直接接続される。管理支援装置7は、例えば、PC等のコンピュータで構成され、制御部71、記憶部72、CRTや液晶等で構成される表示部75、キーボードやマウス等のデータや指令を入力する入力部76を備える。管理支援装置7は、射出成形機1から各種測定データを、例えば成形サイクル毎に取得し、記憶部72に記憶する。なお、管理支援装置7の制御部71は、通常のコンピュータが備えるCPUやメモリ等を備える(図示せず)。
管理支援装置7は、射出成形機1において大量に生成される成形サイクル毎に取得される機械状態データ値を予め設定される機械状態データ値の階級を表す階級データ値に変換して記憶部72に記録することで、射出成形機1の所定期間及び/又は所定期間毎における動作時の当該機械の状態に関する機械状態データの変化傾向や突発的なエラー等の特異値を効率よく記録するとともに、ユーザがその変化傾向を容易に確認できるものである。なお、成形の際に使用する金型によって、射出成形機1の機械状態データ値が異なることから、金型毎に度数を表示可能とするように、度数に金型の識別情報を紐づけておくことが好ましい。
このため、管理支援装置7は、以下に説明する機能部を備える。
機械状態データ取得部711は、射出成形機1の成形動作時の機械の状態に関する機械状態データを、例えばRAM等のメモリ(図示せず)に取得する。具体的には、機械状態データ取得部711は、例えば、射出成形機1の数値制御部61が発生する成形サイクル開始信号を監視し、次サイクルを開始する信号の検出をもって前の成形サイクルの完了とみなし、前の成形サイクルの完了に基づいて、前の成形サイクルにおける機械状態データを取得するようにしてもよい。なお、機械状態データ取得部711は、射出成形機1の機械出荷時以降の全ての成形動作に係る機械状態データを取得することが好ましい。
なお、機械状態データ取得部711は、機械状態データの取得と合わせて、当該成形動作時に使用される金型の識別情報、並びに当該成形動作に係る累計ショット数(当該成形動作に係るショットが射出成形機1によるどの累計ショット数に相当するかを示す)及び/又は当該成形動作の成形日時(例えば、当該成形サイクルの終了時を示すタイムスタンプ)を紐づけて取得する。以下、簡単のため、「当該成形動作に係る累計ショット数(当該成形動作に係るショットが射出成形機1によるどの累計ショット数に相当するかを示す)及び/又は当該成形動作の成形日時(例えば、当該成形サイクルの終了時を示すタイムスタンプ)」を成形日時識別情報という。
ここで、機械状態データは、成形サイクルを構成する各工程(型閉工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程(計量工程)、型開工程、突出し工程)における成形データ値である。
本実施形態では、機械状態データ取得部711の取得する機械状態データとして、各サーボモータ45、46、21、51のモータ負荷率やモータ温度、射出保圧工程時のピーク圧、型締工程時の型締力、消費電力量、計量時間、射出時間、及びサイクルタイムの少なくともいずれか1つを含むものとするが、これに限られない。前述したように、計測器により、射出成形機1の動作時の機械の状態に関する機械状態データを測定することで得られる任意の機械状態データを含むようにしてもよい。
度数分布データ記録部713は、機械状態データ取得部711により取得された機械状態データ値を、予め設定される機械状態データ値の階級を表す階級データ値に変換する。
具体的には、機械状態データ値がモータの負荷率(%)であった場合、例えば、負荷率を10%毎に区切る度数に変換する。すなわち、負荷率Sを、0%≦S<10%、10%≦S<20%、・・・、80%≦S<90%、90%≦S≦100%の10段階の度数に変換する。なお、10段階の度数は一例であって、これに限られない。機械状態データ値に対応して、任意の度数を採用してもよい。
具体的には、例えば、所定期間が累計で20000ショット数毎の期間であって、成形サイクル毎の値を用いる場合について説明する。
この場合、機械状態データ値に紐づけられた成形日時識別情報のショット数が、例えば20000ショット以下の場合、機械状態データ値は、累計ショット数1から20000までの所定期間(1)に対応づけられる。
また、当該機械状態データ値に紐づけられた成形日時識別情報のショット数が、例えば20001ショット以上かつ40000ショット以下の場合、累計ショット数20001から40000までの所定期間(2)に対応づけられる。
度数分布データ記録部713は、このように、機械状態データ取得部711により取得された機械状態データ値を予め設定される機械状態データ値の階級を表す階級データ値に変換するとともに、階級データ値を金型の識別情報に紐づけるとともに、当該機械状態データの成形日時識別情報に基づいて算出される所定期間(i)に対応づけて、記憶部72に記録することができる。以下、このようにして記憶部72に、所定期間及び/又は所定期間(i)毎に記録されたデータを度数分布データともいう。
度数分布データ記録部713は、機械状態データ値が変換された階級データ値を予め設定される条件に基づいて分類し、分類された階級データ値の集合に基づいて、分類毎に分類別度数分布データを作成し、記憶部72に記録するようにしてもよい。ここで、予め設定される条件としては、少なくとも、射出成形に用いる金型が同じであること、又は成形日時識別情報が予め設定される累計ショット数の範囲に属すること、等が例示される。
なお、度数分布データ記録部713は、当該サイクルの度数分布データを記憶部72に記録した後、機械状態データ取得部711により、当該サイクルにおける射出成形機1の成形動作時の機械の状態に関する機械状態データを一時的に記憶したメモリから消去するようにしてもよい。
以上の説明において、成形日時識別情報を、累計ショット数に基づいて設定する例を説明したが、これに限られない。処理サイクルの処理日時の期間(当該期間の先頭日時から後尾の日時)を適用してもよい。
以上説明したように、度数分布データ記録部713は、各機械状態データ値をそのまま記録せずに、それぞれ、機械状態データ値を階級データ値に変換して記録するとともに、当該階級データ値を成形日時識別情報に直接対応づける代わりに、成形日時識別情報を所定期間(例えば、2万ショット毎の期間)に変換して、所定期間に対応づけるとともに、当該成形動作に使用した金型の識別情報に紐づける形式で、度数分布データを作成する。
そうすることで、サイクル毎に機械状態データ値を保存する方法に比較すると、同じ所定期間(例えば2万ショット毎)毎に、階級データ値に対する度数を更新して記録することになり、度数分布データを記憶するための記憶容量を大幅に削減することができ、長期間のデータを保存することができる。さらに、当該所定期間に発生した特異値についても、その度数を記録することができる。
例えば、前述したように、2000万ショットの80種類全ての、サイクル毎のデータを保存する代わりに、それぞれの種類(80種類)に、例えば10%毎に階級(10個の階数)を用意し、2万ショットの累計数毎に各階級の度数を格納すると仮定した場合、各階級の度数の格納に4バイト必要とした場合、2万ショットの累計数毎の度数分布の格納に必要なデータ量は、4×10×80=3200バイト(=3.2KB)となる。そうすると、2000万ショット全てを格納するために必要な記憶容量は、3.2KB×1000=3200K=3.2MBとなる。
このようにすることで、2000万ショットの80種類全ての、サイクル毎のデータを保存する場合に必要とした3.2GBに対して、0.1%のメモリ使用量とすることができる。射出成形機に2000万ショットの稼働状況データを保存することが可能となる。
当然、度数分布としてデータを保存する際に階級の幅に応じてデータは失われるが、本発明によれば、階級に対する度数を更新するだけであり、保存に必要なメモリ量を少なくすることができる。また、長期のデータ保存と特異値の保存により、本発明の目的である射出成形機の長期的な稼働状況の把握は十分に可能である。
なお、所定期間を何ショット数とするか、については射出成形機1の動作状況に応じて任意に設定することができる。
出力制御部714は、表示部75に、度数分布データ記録部713により記憶部72に記録された度数分布データをヒストグラム形式により出力することができる。
出力制御部714は、表示部75に、度数分布データ記録部713により記憶部72に記録された度数分布データに基づいて、階級データ値を度数が大きい順に並べ替え、その上に累積相対度数の折れ線グラフを重ねるパレート図による出力データを出力することができる。
出力制御部714は、表示部75に、度数分布データ記録部713により記憶部72に記録された分類別度数分布データをヒストグラム形式により出力することができる。
出力制御部714は、表示部75に、度数分布データ記録部713により記憶部72に記録された分類別度数分布データに基づいて、階級データ値を度数が大きい順に並べ替え、その上に累積相対度数の折れ線グラフを重ねるパレート図による出力データを出力することができる。
また、出力制御部714は、前述した出力を表示部75に出力するのみならず、例えば、任意の外部機器にファイル出力するようにしてもよい。
図2は、機械出荷時から例えば現在までのモータ負荷率(例えば、射出サーボモータ負荷率)の推移をヒストグラム表示する一例を示す図である。図2に示すヒストグラムは、所定期間として機械出荷時から現在までの期間を1つの期間として、機械状態データとしてモータ負荷率を適用したものである。図2、図3Aから図3C、図4Aから図4C、及び図5に示す例では、所定期間として5万ショット数毎に度数分布データを作成しているが、これに限られない。射出成形機1に応じて任意に設定することができる。
すなわち、度数分布データ記録部713は、機械出荷時から現在までを1つの期間として、その期間における動作時の機械状態データ(モータ負荷率)を階級データ値(度数)に変換した度数分布データを記憶部72に記録し、出力制御部714は、射出成形機1の機械出荷時からのモータ負荷率に係る度数分布のヒストグラムを出力したものである。
なお、図2に示すヒストグラムは、金型を区別せずに、成形に使用した金型に関わらず、機械出荷時からの全てのショットに対して計測されたモータ負荷率の分布を示す。
このように、射出成形機1の機械出荷時からのモータ負荷率に係る度数分布をヒストグラム表示することにより、ユーザは、長期的な射出成形機1のモータ負荷率の分布状況を、効率よく容易に確認することができる。さらに、例えばモータ負荷率が90%以上となる特異値についても、その出現回数を容易に確認することができる。
すなわち、度数分布データ記録部713は、機械出荷時(累計ショット数0)から累計ショット数15万までの期間を5万ショット毎に、3つの期間に分類し、各期間における動作時の機械状態データ(モータ負荷率)を階級データ値(度数)に変換した分類別(期間別)度数分布データを記憶部72に記録し、出力制御部714は、射出成形機1のそれぞれの期間におけるモータ負荷率に係る分類別度数分布のヒストグラムを出力したものである。なお、出力制御部714は、複数の期間毎における度数分布のヒストグラムを表示部75に表示する際、これらを各期間の度数分布の傾向の違いが容易に分かるように、同時に表示することができる。また、図5を参照して後述するように期間毎に対応する度数分布が識別できるように、例えばグラフの色を変える等により、表示部75に重ねて表示するようにしてもよい。そうすることで、さらに、各期間の度数分布の傾向の違いが容易に分かる。
図3Aから図3Cを参照すると、累計ショット数が大きな期間(例えば、累計ショット数5万から10万ショット数までの期間、累計ショット数10万から15万ショット数までの期間)ほど、相対的にモータ負荷率が高くなる傾向があることを容易に確認することができる。
仮に、累計ショット数0から15万ショット数の間に、運転条件を変更していない場合、ユーザは当該射出成形機1の劣化又は異常が発生していると推定することができる。その際、ユーザはモータ負荷が少なくなるように当該射出成形機1の運転条件を変更することで、モータ負荷率を下げることで予防保全をすることができる。
また、モータ負荷が高くなる要因と考えられる部品の劣化を推定することで、当該部品を交換することが可能となる。
さらに、図3Cを参照すると、以降の成形においては、機械への負荷が増加傾向にあることが確認できる。
そうすると、例えば、これらのヒストグラムから、以下の原因を予測することができる。サーボの負荷が上昇する原因としては、例えば樹脂の溶融不足、異物混入、又はソフトウェアのバグ等が考えられる。さらに、負荷率90から100%となる通常ではありえない高負荷の異常な動作値(特異値)が発生して以降に、負荷が増加傾向にあることから、スクリュ又はシリンダが損傷している可能性を推定することができる。
図4Aから図4Cは、機械出荷時(累計ショット数0)から累計ショット数15万までの全てのショットに対して計測されたモータ負荷率の推移を累計ショット数毎にそれぞれヒストグラム表示する一例を示す図である。図4Aは、累計ショット数0から5万ショットまでの期間における度数を総ショット数5万で割った1ショットあたりの割合を縦軸としたものである。同様に、図4Bは、累計ショット数5万から10万ショット数までの期間における度数を総ショット数5万で割った1ショットあたりの割合を縦軸とし、図4Cは、累計ショット数10万から15万ショット数までの期間における度数を総ショット数5万で割った1ショットあたりの割合を縦軸としたものである。
そうすることで、負荷率の分布の推移を容易に把握することができる。
例えば、図4Aを参照すると、累計ショット数が0から5万ショットまでの期間では、負荷が40−50%となるショットが全体の約80%を占め、残りの20%のショットが30−40%又は50−60%の負荷となっていることがわかる。
これに対して、図4Bを参照すると、累計ショット数が5万から10万ショットまでの期間では、負荷率が40−50%となるショットが全体の約60%弱となり、負荷率が50−60%となるショットが全体の約20%強、負荷率が60−70%となるショットが全体の約10%強と負荷率が増加する様子を容易に確認することができる。また、負荷率が90−100%となる特異値を示すショットが始めて観測されている。
さらに、図4Cを参照すると、累計ショット数が10万から15万ショットまでの期間では、負荷率40−50%の頻度がさらに減少し、負荷率50%以上のショットの頻度が増加していることを容易に確認することができる。
図5は、累計ショット数毎に、負荷率を重ね合わせて表示することで、負荷率の推移を比較可能とする図である。そうすることで、図5に示すように、累計ショット数が増えるにつれて、負荷率40−50%の頻度が減少し、負荷率50%以上のショットの頻度が増加していることを如実に把握することができる。
図6に累計ショット数(5万、10万、15万ショット)毎の平均負荷率を折れ線グラフに表した図を示す。図6を参照すると、累計ショット数が増加するにつれて、負荷率が増加していることが確認できる。しかしながら、本件発明とは異なり、累計ショット数(5万、10万、15万ショット)毎の平均負荷率を算出する時点で、特異値が失われているため、負荷率増加の原因を予測することが困難となることが理解できる。
以上、成形に使用した金型に関わらず、機械出荷時からの全てのショットに対して計測された、射出成形機1のモータ負荷率に係る度数分布を所定期間毎に示すことで、特異値の有無、稼働データの分布等を容易に把握することができることを説明した。
次に、図7A、図7B、図8、及び図9を参照して、成形に使用した金型毎に、機械出荷時から例えば現在までのショットに対して計測された、射出成形機1のモータ負荷率に係る分布状況をヒストグラム表示する場合について説明する。
すなわち、度数分布データ記録部713は、機械出荷時(累計ショット数0)から現在までの期間において、各期間における動作時の機械状態データ(モータ負荷率)を階級データ値(度数)に変換した分類別(金型別)度数分布データを記憶部72に記録し、出力制御部714は、射出成形機1のそれぞれの金型を使用した成形時におけるモータ負荷率に係る分類別(金型別)度数分布のヒストグラムを出力したものである。
図7A及び図7Bを参照することで、例えば、金型によって、モータ負荷率がどのような分布を示すか、容易に確認することができる。具体的には、ユーザは、金型2を使用する成形動作のほうが、金型1を使用する成形動作よりも、モータ負荷率が大きいことを容易に確認することができる。なお、出力制御部714は、金型毎の度数分布のヒストグラムを表示部75に表示する際、これらを各金型の傾向の違いが容易に分かるように、同時に表示することができる。
そうすることで、ユーザは金型2を使用する成形の場合、例えばモータ負荷が小さくなるように当該射出成形機1の運転条件を変更することで、金型2を使用する場合のモータ負荷率を下げ、予防保全をすることができる。
なお、出力制御部714は、このようにヒストグラムを重ね合わせて表示する場合、2つの異なる金型に限られない。出力制御部714は、3つ以上の異なる金型をそれぞれ使用する場合のモータ負荷率の分布を示す3つ以上のヒストグラムを、重ね合わせて表示してもよい。
図9には、図7Aに示した金型1を使用した場合の負荷率の分布を示す度数分布データに基づいて、階級データ値を度数が大きい順に並べ替えたヒストグラムを表示部75に表示するとともに、その上に累積相対度数の折れ線グラフを重ねるパレート図を出力する例を示す。
図9を参照すると、パレート図に表示することで、ユーザは、射出成形機1の動作時の機械状態データ値(例えばモータ負荷率)の偏り状況を容易に確認することができる。
累積度数監視部715は、度数分布データ記録部713により、例えばモータ負荷率を度数に変換して、射出成形機1の機械出荷時から現在までの全ての累計ショット数、又は予め設定された累計ショット数毎に、各階級の度数を記憶部72に記録する際に、各階級に予め設定された累積度数に関する閾値に基づいて、少なくとも1つの階級の累積度数が当該階級に設定された閾値を超えるか否かを監視し、少なくとも1つの階級の累積度数が当該階級に設定された閾値を超える場合、例えば点検、部品交換等を促すようなアラートを発生する。
その際、出力制御部714は、射出成形機1の機械出荷時から例えば現在までのモータ負荷率の度数分布をヒストグラム表示する際に、各階級に予め設定された累積度数に関する閾値を重ね合わせて表示するとともに、少なくとも1つの階級の累積度数が当該階級に設定された閾値を超える場合、例えば点検、部品交換等を促すようなアラートを併せて表示するようにしてもよい。
ここでは、モータ負荷率として、型締部サーボモータ負荷率を例示している。
図10Aを参照すると、各階級にそれぞれ累積度数に関する閾値をヒストグラムに重ね合わせて表示している。図10Aに示される時点では、いずれの階級においても累積度数は閾値を超えていない。この場合、射出成形機1は、正常と判定され、オペレータは、このまま、運転を続けることができる。
これに対して、図10Bを参照すると、負荷率50−60%の階級における累積度数が閾値を超える例を示している。この場合、出力制御部714は、例えば、オペレータに対して、点検、部品交換等を促すようなアラート(この場合、例えば型締部のタイミングベルトの点検、交換の提案)を表示するようにしてもよい。
それにより、オペレータが、点検、部品の交換を行った場合、各階級における累積度数が新たに設定された閾値を超えるまで、前述したアラートを発行することなく、運転を続けることを可能とする。
以上、射出成形情報管理支援装置7の1つの実施形態について説明した。
上述した実施形態は、射出成形情報管理支援装置7を射出成形機1とは別装置とする構成を例示した。この場合、前述したように、射出成形情報管理支援装置7は、インタフェース部(図示せず)を介して射出成形機1に直接接続してもよい。
また、図11に示すように、ネットワーク4を介して射出成形機1に通信接続されるサーバ(射出成形情報管理支援サーバ)としてもよい。この場合、複数の射出成形機#n(1≦n≦M;ここでMは、2以上の整数)に接続することで、射出成形情報管理支援装置7としての射出成形情報管理支援サーバは、射出成形機#n毎に機械状態データを管理するようにしてもよい。
図11は、ネットワーク4により接続される、1台又は複数台の射出成形機毎に機械状態データを管理する射出成形情報管理支援装置7の概要図を示す図である。
例えば、射出成形情報管理支援装置7を、射出成形機(エッジ)に通信可能に接続されるエッジサーバとしてもよい。また、射出成形情報管理支援装置7を、クラウド上の仮想サーバとして実現してもよい。また、射出成形情報管理支援装置7の機能部を、クラウド上でファンクションとして提供するようにしてもよい。
通常、同じ工場の所定のエリアに設置される複数の射出成形機#nは、同じ成形品を成形する事が多く、同じ成形品を成形する場合は金型、機械仕様、運転条件も同じである場合が多い。そうすると、各射出成形機#nから得られるデータの分布も同様の傾向になることが想定される。
図12A、図12Bは、複数の射出成形機#nにおける、例えばモータ負荷率の度数分布(同じ累計ショット数)を表示する一例を示す図である。各射出成形機#nを同じ時期に搬入し、同じ成形品を成形した場合、各射出成形機#nが正常であれば、図12Aに示すように、各射出成形機#nの度数分布は、同じ傾向を示すと考えられる。
これに対して、図12Bに示すように、仮に、射出成形機#2におけるモータ負荷率の度数分布(同じ累計ショット数)の傾向が他の射出成形機#n(n≠2)における度数分布の傾向と異なる場合、オペレータは、射出成形機#2に何らかの故障もしくは不具合等の疑いがあると判断することが容易にできる。
なお、出力制御部714は、複数の射出成形機#nの度数分布の傾向について、特定の射出成形機の度数分布が他の射出成形機の度数分布と異なる傾向にあると判定した場合、当該射出成形機に故障等の疑いがあることをオペレータに対して通知するようにしてもよい。
また、射出成形機1が射出成形情報管理支援装置7を含むようにしてもよい。この場合、射出成形情報管理支援装置7の制御部71の備える機能ブロック(機械状態データ取得部711、度数分布データ記録部713、及び出力制御部714)を射出成形機1の備える制御装置60が備えるようにしてもよい。例えば、数値制御部61の備える機能としてもよい。なお、表示部75として表示器65を適用してもよい。
あるいは、射出成形情報管理支援装置7の備える管理機能(機械状態データ取得部711、度数分布データ記録部713、及び出力制御部714)に係る一部の機能部を射出成形機1の備える制御装置60(例えば、数値制御部61)が備える構成としてもよい。この場合、射出成形機1と、残りの機能部を備える射出成形情報管理支援装置7と、は前述したように、インタフェース部(図示せず)を介して直接接続してもよい。また、ネットワークを介して通信可能に接続するようにしてもよい。
本実施形態によれば、例えば、以下の作用効果が得られる。
(1) 射出成形機1の、所定期間及び/又は所定期間毎における動作時の機械の状態に関する機械状態データを管理する射出成形情報管理支援装置7であって、アクセス可能に接続される記憶部72と、制御部71と、を備え、制御部71は、射出成形機1における成形サイクル毎の機械状態データ値を取得する機械状態データ取得部711と、機械状態データ取得部711により取得された機械状態データ値を、予め設定される機械状態データ値の階級を表す階級データ値に変換して、前記所定期間及び/又は前記所定期間毎における度数を記憶部72に記録する度数分布データ記録部713と、を備える。
これにより、射出成形機1の所定期間及び/又は所定期間毎における動作時の当該機械の状態に関する機械状態データの変化傾向や突発的なエラー等の特異値を効率よく記録することができる。すなわち、射出成形サイクル毎に稼働データ値を保存する場合と比較して、階級に対する度数を更新することで、1サイクルあたりに保存するデータ量が少なく、長期間の稼働データを保存することが可能となる。また、稼働データ値の平均値を保存する方法と異なり、特異値となる異常時の稼働データ値についても保存することが可能となる。
これにより、例えば、射出成形機1の動作時の各機構部における長期間の稼働データを保存することができる。
これにより、予め設定された分類毎に、射出成形機1の所定期間及び/又は所定期間毎における動作時の当該機械の状態に関する機械状態データの変化傾向、特異値の有無等を効率よく記録することができる。
これにより、例えば対象金型を使って射出成形する場合に、射出成形機1の動作時の当該機械の状態に関する機械状態データの変化傾向、特異値の有無等を金型毎に効率よく記録することができる。
これにより、射出成形機1における成形サイクル毎の機械状態データ値を記憶するデータ量を削減することができる。
これにより、データの種類、階級に応じて、稼働状態を容易に監視することができる。
これにより、例えば、射出成形機1の動作時の機械状態データ値の偏りを容易に確認することができる。すなわち、度数分布をヒストグラム、パレート図等により表示することで、特異値の有無、稼働データの分布等を容易に把握することができる。特に、特異値の有無は、射出成形機の故障原因調査に有用なデータとなる。
これにより、(7)と同様の効果を奏することができる。
これにより、ユーザは、ある分類における例えばモータ負荷率の分布と、別の分類におけるモータ負荷率の分布と、の差異を効率的にかつ容易に比較することができる。
これにより、1つ又は複数の射出成形機1毎に所定期間及び/又は所定期間毎における動作時の当該機械の状態に関する機械状態データの変化傾向や突発的なエラー等の特異値を集中管理することができる。
これにより、複数の射出成形機が同じ成形品を成形する場合に各射出成形機から取得される度数分布に偏りが生じた場合に、射出成形機の故障等の前兆として把握することができる。
これにより、(1)から(11)と同様の効果を奏することができる。
10 型締部
12 固定プラテン
13 可動プラテン
14 エジェクトピン
15 リアプラテン
20 トグル機構
21 型締サーボモータ
21a 位置・速度検出器
21b 型締サーボアンプ21b
30 金型
32 固定側金型
33 可動側金型
36 バス
40 射出部
41 射出シリンダ
42 ノズル部
43 射出スクリュ
45 計量サーボモータ
45a 位置・速度検出器
45b 計量サーボアンプ
46 射出サーボモータ
46a 位置・速度検出器
46b 射出サーボアンプ
47 圧力センサ
48 ホッパ
50 エジェクタ機構
51 エジェクタサーボモータ
51a 位置・速度検出器
51b エジェクタサーボアンプ
60 制御装置
61 数値制御部
611 数値制御CPU
612 記憶部
62 PLC
621 PLCCPU
622 記憶部
63 サーボ制御部
631 サーボ制御CPU
632 記憶部
65 表示器
7 射出成形情報管理支援装置
71 制御部
711 機械状態データ取得部
713 度数分布データ記録部
714 出力制御部
715 累積度数監視部
72 記憶部
75 表示部
76 入力部
Claims (12)
- 射出成形機の、所定期間及び/又は所定期間毎における動作時の機械の状態に関する機械状態データを管理する射出成形情報管理支援装置であって、
アクセス可能に接続される記憶部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
射出成形機における成形サイクル毎の機械状態データ値を取得する機械状態データ取得部と、
前記機械状態データ取得部により取得された機械状態データ値を、予め設定される前記機械状態データ値の階級を表す階級データ値に変換して、前記所定期間及び/又は前記所定期間毎における度数を前記記憶部に記録する度数分布データ記録部と、
を備える射出成形情報管理支援装置。 - 前記機械状態データ値は、少なくとも、射出成形機の各駆動部の負荷率、ピーク圧力、型締力、各駆動部の温度、サイクルタイム、射出時間、計量時間のいずれかを含む、前記射出成形機のサイクル運転の際に得られる情報である、請求項1に記載の射出成形情報管理支援装置。
- 前記度数分布データ記録部は、さらに、
前記機械状態データ値が変換された前記階級データ値を、予め設定される条件に基づいて分類し、前記分類された前記階級データ値の集合に基づいて、分類毎に分類別度数分布データを作成して記録する、
請求項1又は請求項2に記載の射出成形情報管理支援装置。 - 前記条件は、前記機械状態データ値に係る成形サイクルに関して、少なくとも、射出成形に用いる金型、成形条件、累計ショット数の範囲、又は成形期間のいずれかを含む、請求項3に記載の射出成形情報管理支援装置。
- 前記度数分布データ記録部は、さらに、
前記度数を前記記憶部に記録した後に、前記機械状態データ取得部により取得した射出成形機における成形サイクル毎の機械状態データ値を消去する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の射出成形情報管理支援装置。 - 前記射出成形情報管理支援装置は、さらに累積度数監視部を備え、
前記累積度数監視部は、
前記度数分布データ記録部により、前記機械状態データ取得部の取得した機械状態データ値を、予め設定される前記機械状態データ値の階級を表す階級データ値に変換して、前記所定期間及び/又は前記所定期間毎における度数を前記記憶部に記録する際に、各階級に予め設定された累積度数に関する閾値に基づいて、少なくとも1つの階級の累積度数が当該階級に設定された閾値を超えるか否かを監視する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の射出成形情報管理支援装置。 - 前記射出成形情報管理支援装置は、さらに表示部と、出力制御部と、を備え、
前記出力制御部は、
前記表示部に、前記記憶部に記録された前記階級データ値に基づく度数分布をヒストグラム形式で出力するか、及び/又は
前記表示部に前記機械状態データ値が変換された前記階級データ値を度数が大きい順に並べ替え、その上に累積相対度数の折れ線グラフを重ねるパレート図による出力データを出力する、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の射出成形情報管理支援装置。 - 前記出力制御部は、前記出力データをファイル出力する、請求項7に記載の射出成形情報管理支援装置。
- 前記出力制御部は、前記表示部に分類毎に生成されるヒストグラムを重ねて表示、又は並べて表示する、請求項7又は請求項8に記載の射出成形情報管理支援装置。
- 1つ又は複数の射出成形機と通信可能に接続され、
前記1つ又は複数の射出成形機毎に前記機械状態データを管理する、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の射出成形情報管理支援装置。 - 複数の射出成形機が、同じ金型、同じ機械仕様、同じ運転条件で成形する場合、前記複数の射出成形機からそれぞれ得られる度数分布に基づいて、各射出成形機に不具合の発生している可能性を判定する、請求項10に記載の射出成形情報管理支援装置。
- 請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の射出成形情報管理支援装置を含む射出成形機。
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