JP6374911B2 - 部品の製造工程の過程を制御するための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、機械の部品の製造工程の過程を制御するための装置、並びにかかる装置によりその過程の工程を制御するための方法に関する。

例えば、射出成形機、工作機械、ロボット装置などの製造工程の監視、制御、および調整においては、監視および制御機能のためのパラメータの入力を端末でディジタル入力によりまたはディスプレイを介してカーソルキーを用いることにより行う方法が知られている。

例えば、射出成形工程の監視、制御、および調整は多くの種々のセンサを用いて行う。例えば、圧力分布、機械壁温度、工程の過程中に処理する材料の溶融温度、または工程の過程中の他の変数を測定するための圧力、温度、超音波、またはその他のセンサが知られている。センサが検出した測定データは、例えば、対応するプロセス変数を時間の関数として表す曲線のグラフで表示し、変換し、評価する。このために、射出成形では多くの場合に、特に機械内部温度および機械壁温度というプロセス変数のための、監視機能および実時間しきい値を用いる。監視機能は１つ以上の曲線から、例えば、所定の時間窓内の最大値などの特性値を計算する。かかる特性値と所定の目標パラメータとを比較し、目標パラメータに適合したかどうかに従って、所定の活動を開始する。

射出成形機の監視機能の例として、「囲み 登録―終了（ｂｏｘ ｅｎｔｒｙ−ｅｘｉｔ）」、「囲み 登録無し（ｂｏｘ ｎｏ ｅｎｔｒｙ）」、「最大値」、「最小値」、「積分」、「垂直しきい値」、「平均値」、「包絡線」などがある。
実時間しきい値の場合は、所定のしきい値を上または下に超えると所定の活動を行う。実時間しきい値が設定する活動は、例えば、「ディジタル出力を切り替える」ことや「光学的信号を表示スクリーン上に表示する」ことである。

従来の技術では、監視機能および実時間しきい値を入力する方法は、ディジタル的に行うか、または表示スクリーン上のハードキーまたはソフトキーの形のカーソルキーにより、ユーザが望む値になるまでその限界値を離散的ステップで変更するかである。これらは表示スクリーン上に曲線で表示することができる。
監視機能および実時間しきい値（それぞれは評価対象とも呼ばれる）のこのような入力または操作はユーザにとってあまり直感的ではなく、必ずしも全てのユーザが持ってはいない特殊な知識を必要とすることが多い。したがって、作業者に特殊な訓練を施す必要があり、これには時間も過程コストもかかる。

したがって、本発明の問題は、後で不良品の選別を行うことも行わないこともある、機械の部品の製造工程の過程を制御するための新しい装置および新しい方法を指定して、従来の技術が有する欠点をなくすること、特に、特殊な知識なしに容易に、直感的に、また柔軟に操作できるようにすることである。
かかる問題を解決する本発明の主題は独立クレームの特色により特徴づけられる。従属クレームは本発明の特に有利な実施の形態に関係する。

本発明は、後で不良品の選別を行うことも行わないこともある、機械の部品の製造工程の過程を制御するための装置に関するもので、センサを含む。センサは製造工程中に測定値を検出するために機械に取り付ける。特に、製造工程は組立工程、結合工程、および製作した部品を仕上げて出荷できるようにするまでの任意の他の工程も意味する。

更にこの装置は、検出した測定値を読み取りまた表示するためのディスプレイを含むデータ処理装置を含む。この装置は更に、工程の過程を制御するためにデータ処理装置に接続する出力要素を含む。最後に、ユーザは1つ以上の目標パラメータをデータ処理装置に入力することができる。出力量は、これらの目標パラメータと検出した測定値との解析に基づいてデータ処理装置内で確定することができる。前記出力量は、工程の過程を制御するために出力要素により転送することができる。本発明では、目標パラメータの入力はユーザがアナログ的に行う。
更に、本発明はかかる装置により工程の過程を制御するための方法に関する。

この装置およびこの方法の利点は、入力の直接的な視覚制御を必ずアナログ入力により行うことにある。なぜなら、アナログ入力は必ず視覚入力に基づくからである。英数字入力の際によく起こるタイプミスはなくなる。更に、入力が速くなり、またユーザは特殊な知識を持つ必要が一切なくなる。
本発明について、図面を参照して以下に説明する。これは図形表示である。

動作状態における本発明に係る装置である。

図1は、動作状態における本発明に係る装置１の実施の形態の一例を図形表示で示す。装置１は、不良品選別１３を含む製造装置１２の工程の過程を制御するのに用いる。製造装置１２は、部品２を製作する機械１１を含む。これは好ましくは、射出成形機、工作機械、またはロボット装置である。
特に、ここでは本発明に係る装置によりまた本発明に係る方法により制御する循環工程シーケンスについて考える。

本発明に係る装置１は測定値４を検出するためのセンサ３と、製造装置１２内または不良品選別１３内の工程の過程を制御するための出力要素５を含む。更に、装置１はディスプレイ６を備えるデータ処理装置８を含む。
出力装置５は特にデータ出力のためのインターフェースでよく、これは製造装置１２へ、不良品選別１３へ、または製作および／または不良品選別のための中央制御機１４への、例えば、接続線を備えてよい。

センサ３は、製造工程中に測定値４を検出するために機械１１に取り付ける。多くの応用において、製造する部品２に近接または密着してこれを設ける。通常、これは例えば、圧力または温度の時間経過の過程を測定する。測定値４はそのために設けた接続線でデータ処理装置８に送り、ディスプレイ６上に曲線４の形で表示する。

データ処理装置８には目標パラメータ９を入力しなければならない。これに基づいて、検出した測定値４と共に解析することにより出力量１０を確定することができる。この出力量は、例えば、製造された部品が良品か不良品かに関する情報を含んでよい。他方で、この解析に基づいて、製造工程内の或る製作ステップを開始または終了すべき時刻を確定することができる。それぞれの場合において、所望の情報が出力量１０から得られる。最終的にこの出力量１０は、製造装置１２の（必要であれば不良品選別１３または制御１４の）工程の過程を制御するために出力要素５を介して送る。このようにして、出力量１０に従って工程を正しく制御する。例えば、部品をこれに従って良品と不良品とに選別する。

本発明では、ユーザが目標パラメータ9をアナログ的に読み取れるようになっている。したがって、ユーザがディジタル値を入力することは全くなく、またはボタンを用いて所定の目標値を所望の位置まで小さなステップで移動させることもない。ユーザはディスプレイ６上でアナログ的に動かすことにより自分の望む目標値９を直接設定することができる。

ユーザは種々の可能な方法でこれを行うことができる。１つの方法は、例えばコンピュータマウスを用いてこれを行うことである。この場合ユーザは、例えば長方形を、1つの端点から別の端点までカーソルで対角線を引くことにより定義する。ディスプレイ６がタッチスクリーンの場合は、ユーザは同じことをタッチスクリーン上で行うことができる。この場合は、ユーザは指またはペンを用いて対角線を引く。

また、1つ以上の与えられた目標値９’を表す1つ以上の図的評価対象７’をディスプレイ６上に与えることができる。この例では、評価対象７’は複数の目標パラメータ９’の集合で定義される。評価対象７’は２つの時点と最小および最大の目標値との間の長方形領域を設定する。ここに示す例では、評価対象７’は、製造装置１２で製作した部品２が品質要件を満たす（したがって不良品でない）ために測定曲線４の最大値が存在しなければならないディスプレイ６上の領域を定義する。

装置内で、ユーザは測定曲線４の最大値が存在すべき通信画面６上の所定の場所に評価対象７’を置く。このために、ディスプレイ６上の評価対象７が所望の位置で所望の大きさになるまで、ユーザはディスプレイ上で評価対象７’を移動させまたその大きさを変える。本発明では、この入力はユーザがアナログ的に行う。入力は「ドラッグ・アンド・ドロップ」により容易に行うことができる。なぜなら、長方形または直線を定義して所望の位置に移動させるのは容易だからである。

ユーザはディスプレイ６上の評価対象の位置を通して目標パラメータ9を設定する。例えばユーザは、圧力変動曲線４の最大値がその中に存在するように時間の定義範囲を大きくまたは小さくすることができる。許容できる圧力の異なる最大値または最小値も定義することができる。別の例は垂直線で、これにより、例えば、新しい工程を開始すべき時刻を定義することができる。例えば、射出成形における重要な制御パラメータの１つである射出成形の射出行程から加圧後行程（ａｆｔｅｒ−ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｐｈａｓｅ）への切替え時刻の設定である。

過去の測定値または測定曲線４がディスプレイ６上に表示されるので、ユーザにとって目標パラメータ９を入力するのは容易である。例えば、前に測定した工程サイクル中の測定値４の曲線のグループが表示され、その全てにおいて良品を製作できたのであれば、かかるデータまたは曲線４の共通の特性に基づいて、ユーザは工程に適した目標パラメータ９を定義して、これと表示された過去の測定値４とを直接適合させることができる。これらの目標パラメータ９とその後検出した測定値４とに基づく解析を行って出力量１０を最終的に確定して、図１に示すように出力要素５に送る。

このようにして、測定値４（すなわち、例えば、圧力変動曲線４）と評価対象７とを図的に関係付けるので、測定値４と目標パラメータ９との解析から出力量１０を確定することができる。出力要素５を介して前記出力量を読み取って、工程の過程を制御することができる。測定曲線４が目標パラメータ領域9内に最大値を有しない場合は、この出力量は、例えば「不良部品」情報を含んでよい。

別の応用例は、射出成形における切替え点の決定である。全てにおいて良品を製作できた場合の、例えば圧力曲線の測定曲線４が利用可能であれば、ユーザはいつ（すなわち、どんな状態になったときに）加圧後行程を開始すべきかを容易に決定することができる。

実際には、複数の評価対象７が通信画面６上に与えられて、異なる所望の曲線特性をテストすることができたり、測定曲線４の所定の領域の線を含む異なる形の領域を定義することができたりする場合がしばしば起こる。この場合は、与えられる評価対象７’は、曲った形状のテストについての対応する技術的要求に従って、例えば、丸形または長円形、三角形、幾何学的に不規則な形状、または任意の他の所望の形状を有してもよい。また、或るしきい値を定義する簡単な直線、矢印、または点でもよい。

言うまでもなく、測定値４は圧力変動または温度変動だけでなく、工程の過程の所望の特性を正しく表す原理的にいかなる適当な量でもよい。
本発明に係る装置１または本発明に係る方法の使用は、もちろん、不良品の除去に限られるものではない。例えば、定常的な監視により制御または調整する特定の工程量についても可能である。

しかしながら、従来技術の多くの応用とは対照的に、本発明は曲線（例えば、加熱曲線）の過程を追跡しようとして制御を行うものでは決してない。本発明では、特に不良品選別装置を制御する場合は、これは曲線上で満たされるか満たされないかの評価基準の問題である。目標曲線を追跡する場合とは異なり、特に曲線の記録中は、製造工程のチェックや制御は行わない。本発明では、製造工程が終わって測定曲線４が完全に確定したときにこの曲線4を評価し、仕上げた部品２をこれに従って選別する。

詳しく述べると、設定した目標基準9は、互いに隣接する複数の境界線を持つ領域７で表してよい。測定曲線４が領域７に出入りする際に、目標パラメータ９の目標基準を満たすためには通らなければならない境界線を設定することができる。他方で、負の基準を入力してよい。すなわち、測定曲線４は或る特定の境界線と交差してはならない、またはこの線を通って領域７に出入りしてはならないというように決定してよい。図１において、例えば、測定曲線４は下部の実線を通って領域７に入りまたそこから出なければならないが、他の点線とはどの方向にも交差してはならない、と入力してよい。したがって、曲線４の最大値が更に高くて領域７の外側にある場合は、上部の点線を２度交差するので目標パラメータ９を満たさない。早過ぎる最大値も目標パラメータ９と適合しない。この最大値が領域７の中にあるとしても、測定曲線４は領域７に入るときに領域７の左側の点線と交差するからである。

過去の測定の既存の測定曲線４に基づいて領域または線をアナログ的に直感的に容易に設定することができる。特に、許容できる程度に分散した良品の部品の曲線４のグループが利用できるときはそうである。

１ 装置
２ 部品
３ センサ
４ 測定値
５ 出力要素
６ ディスプレイ
７，７’ 評価対象
８ データ処理装置
９，９’ 目標パラメータ
１０ 出力量
１１ 機械
１２ 製造装置
１３ 不良品選別
１４ 制御

Claims (15)

1. 後に不良品の選別（１３）が伴う、製造装置（１２）内の機械（１１）の部品（２）の製造の循環工程の過程を制御するための装置であって、
   前記製造の工程中に測定値（４）を検出するために機械（１１）に取り付けられるセンサ（３）と、
   検出した測定値（４）を読み取りまた表示するためのディスプレイ（６）を含むデータ処理装置（８）と、
   データ処理装置（８）に接続する出力要素（５）とを含み、
   ユーザは1つ以上の目標パラメータ（９）をデータ処理装置（８）に入力することが可能であり、前記１つ以上の目標パラメータ（９）と前記検出した測定値（４）との解析に基づいてデータ処理装置（８）内で前記１つ以上の目標パラメータ（９）と出力量（１０）を確定することが可能であり、出力量（１０）は前記循環工程の過程を制御するために出力要素（５）により製造装置（１２）に転送することが可能であり、
   前記検出した測定値（４）はディスプレイ（６）上に測定曲線（４）の形で図的に表示され、
   前記１つ以上の目標パラメータ（９）を前記ユーザが前記ディスプレイ（６）上でアナログ的に読み込ませることが可能であり、
   前記１つ以上の目標パラメータ（９）は、1つ以上の図的評価対象（７，７’）として前記ディスプレイ（６）上に表され、
   前記図的評価対象（７，７’）は、良品である部品（２）をもたらした以前の工程サイクルの間に測定された値（４）に基づき、
   前記図的評価対象（７，７’）は、前記ユーザの前記ディスプレイ（６）上での入力により、移動させられまたはその大きさを変更させられ、
   前記ディスプレイ（６）上に図的に表示された前記測定曲線（４）は、前記ディスプレイ上に表示された前記１つ以上の図的評価対象（７，７’）と図的な関係をもつ、
   ことを特徴とする、製造工程の制御装置。
2. 前記1つ以上の目標パラメータ（９）は「ドラッグ・アンド・ドロップ」によりアナログ的に読み込ませることができることを特徴とする、請求項１記載の制御装置。
3. 前記ユーザが、前記１つ以上の図的評価対象（７，７’）を移動することおよびその大きさを変えることのうち少なくとも１つが可能である、請求項１または２記載の制御装置。
4. 前記1つ以上の図的評価対象（７，７’）は、前記製造装置（１２）によって製造された部品（２）が品質要件を満たし不良品でないために、前記測定曲線（４）の最大値が位置すべき領域を前記ディスプレイ（６）上に定義する、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
5. 前記ディスプレイ（６）は、その表面をタッチすることにより前記一つ以上の目標パラメータ（９）をアナログ的に読み込ませることができるタッチスクリーンであることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 前記１つ以上の目標パラメータ（９）は、コンピュータマウスを動かすことによりアナログ的に読み込めることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。
7. 測定値（４）は圧力変動または温度変動であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の制御装置。
8. 製造装置（１２）は射出成形機または工作機械またはロボットシステムであることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の制御装置。
9. 前記ユーザは前記ディスプレイ（６）上に表示される過去の測定値（４）に基づいて前記一つ以上の目標パラメータ（９）を前記データ処理装置（８）に入力することができることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の制御装置。
10. 前記一つ以上の図形評価対象（７，７’）は前記ディスプレイ（６）上の領域を定義し、前記領域は境界線をもち、前記製造装置（１２）により製造された部品（２）が品質要件を満たし不良品でないためには、前記測定曲線（４）は前記境界線を通って前記領域に出入りしなければならない、請求項１から９のいずれか一項に記載の制御装置。
11. 前記製造装置（１２）により製造された部品（２）が品質要件を満たし不良品ではないためには、前記測定曲線（４）は前記領域のある特定の境界線と交差してはならない、請求項１０記載の制御装置。
12. 前記製造装置（１２）により製造された部品（２）が品質要件を満たし不良品ではないためには、前記測定曲線（４）は前記領域のある特定の境界線を通って前記領域へ入ってはならない、請求項１０記載の制御装置。
13. 前記製造装置（１２）により製造された部品（２）が品質要件を満たしかつ不良品ではないために、前記測定曲線（４）は前記領域のある特定の境界線を通って前記領域から出てはならない、請求項１０記載の制御装置。
14. 複数の図的評価対象（７，７’）は前記ディスプレイ（６）上に供給され、異なる特性の前記測定曲線（４）をテストできる請求項１から１３のいずれか一項に記載の制御装置。
15. 後に不良品の選別（１３）が伴う、製造装置（１２）内の機械（１１）の部品（２）の製造の循環工程の過程を装置（１）により制御するための方法であって、
    前記装置（１）は、センサ（３）を含み、前記センサ（３）は機械（１１）に取り付けられ、ディスプレイ（６）を備えるデータ処理装置（８）に接続しており、
    測定値（４）を前記製造の工程中に前記センサ（３）により検出し、これを前記データ処理装置が読み取って前記ディスプレイ（６）上に表示し、
    次に前記データ処理装置が出力要素（５）に接続され、ユーザは１つ以上の目標パラメータ（９）を前記データ処理装置（８）に入力し、
    前記１つ以上の目標パラメータ（９）と出力量（１０）は、前記データ処理装置（８）内で前記１つ以上の目標パラメータ（９）と前記検出した測定値（４）との解析に基づいて確定され、前記出力量は前記循環工程の過程を制御するために製造装置（１２）に転送され、
    前記検出した測定値（４）はディスプレイ（６）上に測定曲線（４）の形で図的に表示され、
    前記１つ以上の目標パラメータ（９）は前記ユーザによりディスプレイ上でアナログ的に読み込ませられ、
    前記１つ以上の目標パラメータ（９）は、１つ以上の図的評価対象（７，７’）として前記ディスプレイ（６）上に表され、
    前記図的評価対象（７，７’）は、良品である部品（２）をもたらした以前の工程サイクルの間に測定された値（４）に基づき、
    前記図的評価対象（７，７’）は、前記ユーザの前記ディスプレイ（６）上での入力により、移動させられまたはその大きさを変更させられ、
    前記ディスプレイ（６）上に図的に表示された前記測定曲線（４）は、前記ディスプレイ上に表示された前記１つ以上の図的評価対象（７，７’）と図的な関係をもつ、
    ことを特徴とする、製造工程の制御方法。