JP7358991B2 - 電動射出成形機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動射出成形機の動作要素を駆動する電動機の負荷率を認識する技術に関する。

電動機、例えばサーボモータは、コスト削減のため、容量の小さいものが用いられることがあるが、小容量の電動機は過負荷になりやすい。電動機で駆動される射出成形機において過負荷が生じて生産が止まると、生産の歩留まりに悪影響を与える。そこで、電動機の過負荷を回避するための提案が例えば特許文献１においてなされている。

特許文献１は、過負荷から電動機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電動射出成形機の負荷状況表示方法および電動射出成形機の駆動装置を提案する。この提案においては、射出成形機を複数回のサイクルに亘って駆動する複数台のサーボモータ負荷状況が表示部に表示される。この表示部には、負荷率表示領域、過負荷トレンド表示領域および連続可能ショット数表示領域の３つの表示領域が設けられる。負荷率表示領域には、直近に求められた各サーボモータの負荷率が表示される。過負荷トレンド表示領域には、複数回のサイクルに亘り求められたそれぞれのサーボモータの負荷率の変化が表示される。また、連続可能ショット数表示領域には、それぞれのサーボモータの負荷率の変化に基づき求められた連続可能ショット数が表示される。

特開２０１３－２４４７１０号公報

３つの表示領域を備える特許文献１の提案によれば、射出成形機のオペレータが、サーボモータの負荷状況の予測が可能であり、過負荷からサーボモータ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。
特許文献１の提案は、成形のサイクルを単位にしてそれぞれのサーボモータにおける負荷状況の履歴が表示される。ところが、生産現場においては、成形品Ｘを所定期間にわたって生産し、次いで成形品Ｙを所定期間にわたって生産する、というように、時間の経過にともなって成形品の種類が変わる。成形品の種類が変わると、サーボモータの負荷率も変わる。したがって、成形品のサイクルを単位にした負荷率の管理では、成形品の移り変わりを含んだ、例えば、成形機のそれぞれの電動モータにおける累積の負荷管理ができない。具体的には、一つの成形機においては、成形品あるいは成形する金型が変わっても、成形プロセスの駆動源である電動モータは変わらない。しかし、一過的情報である成形品毎あるいは成形サイクル毎の負荷率では電動モータの保全や寿命の評価はできない。

そこで本発明は、射出成形される成形品の種類が変わっても、適切に負荷率を管理できる射出成形装置の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の電動射出成形機の制御装置は、動作要素を駆動する少なくとも一つの電動モータを有する駆動部と、電動モータのそれぞれに対し、所定の時間的単位における負荷率を算出する演算部と、前記負荷率のそれぞれを記憶する記憶部と、を備える。

本発明における演算部は、好ましくは、負荷率を、使用された金型毎に演算し、前記記憶部は金型のそれぞれの識別情報と関連付けて記憶する。

本発明における演算部は、好ましくは、負荷率が、複数の金型のそれぞれにおける通算の第１負荷率、および、複数の金型のそれぞれにおける時間的単位の第２負荷率の一方または双方である。

本発明における制御装置は、好ましくは、第１負荷率および第２負荷率の一方または双方を表示する表示部を備える。

本発明における表示部は、好ましくは、複数の電動モータのそれぞれについて算出された第１負荷率を対比して表示する。

本発明における表示部は、好ましくは、複数の電動モータのそれぞれについて算出された第２負荷率を対比して表示する。

本発明において、好ましくは、演算部は、先行する射出成形における第２負荷率に基づいて、後続の射出成形において使用すべき金型の識別情報を選択し、表示部は、選択された金型の識別情報を表示する。

本発明に係る制御装置は、好ましくは、外部と通信する通信手段を備え、通信手段を介して、負荷率を外部に出力する。

本発明の射出成形装置の制御装置によれば、電動モータのそれぞれに対し、例えば、日単位、週単位、月単位および年単位などの所定の時間単位における負荷率を算出する。したがって、本発明によれば、射出成形される成形品の種類が変わっても、あるいは成形サイクルが変わっても、適切に各電動モータの寿命や保全にかかわる負荷率を管理できる。

本発明の実施形態に係る射出成形機を示すブロック図である。 本実施形態に係る射出成形機のサーボモータの動作を示す図である。 本実施形態に係る射出成形機を用いた射出成形品の生産手順の一例を示す図である。 モータＭ１～Ｍ４の金型ごとの平均負荷率を示し、（ａ）は表を、（ｂ）はグラフである。 成形機１ＡにおけるモータＭ１～Ｍ４の週平均、月平均の平均負荷率（実績）を示し、（ａ）は表、（ｂ）はグラフである。 成形機１ＢにおけるモータＭ１～Ｍ４の週平均、月平均の平均負荷率（実績）を示し、（ａ）は表、（ｂ）はグラフである。 成形機１ＡにおけるモータＭ１～Ｍ４の週平均、月平均の平均負荷率（計画）を示し、（ａ）は表、（ｂ）はグラフである。 成形機１ＢにおけるモータＭ１～Ｍ４の週平均、月平均の平均負荷率（実績）を示し、（ａ）は表、（ｂ）はグラフである。 本実施形態に係る表示部の表示例を示す図である。 本実施形態に係る表示部の他の表示例を示す図である。 本実施形態に係る表示部のその他の表示例を示す図である。 本実施形態に係る表示部のその他の表示例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る射出成形機１を説明する。
本実施の形態における射出成形機１は、成形部１０と、成形部１０の動作を制御する制御部５０とを備えている。射出成形機１は電動射出成形機であり、モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３およびＭ４を有し、これらモータＭ１～Ｍ４の駆動力により射出成形機１の動作要素を駆動して樹脂を所定圧力で金型に充填し、金型内で樹脂を硬化させて成形品を製造する。射出成形機１の制御部５０は、成形部１０が備えるモータＭ１～Ｍ４のそれぞれに対し、所定の時間的単位、例えば所定の金型における生産成形通算時間単位、または一つあるいは複数の金型が所定の順序で使用される特定の時間単位、例えば、日単位、週単位、月単位、年単位の、少なくともいずれか一つにおける負荷率を算出し、その表示部５７に負荷率を表示する。負荷率は、記憶部５６に記憶されるのに加えて表示部５７に表示される。本実施形態におけるモータＭ１～Ｍ４は、サーボモータからなるものとする。

［成形部１０］
成形部１０は、型締ユニット２０と、可塑化ユニット３０と、を備える。
型締ユニット２０は、固定金型２３が取り付けられる固定型盤２１と、可動金型２７が取り付けられる可動型盤２５とを備えている。型締ユニット２０は、射出成形に先立って、可動型盤２５を移動させて可動金型２７を固定金型２３に当接させる。そしてさらに、固定金型２３と可動金型２７の間の圧力を高めて型締めを行った後に、固定金型２３と可動金型２７の間に形成される図示を省略するキャビティに、可塑化ユニット３０から溶融樹脂を射出して成形品を得る。型締ユニット２０は、溶融樹脂が硬化した後の成形品をキャビティから突き出すためのエジェクタピン２９を備えている。
なお、射出成形機１において、可動型盤２５が設けられる側を前、固定型盤２１が設けられる側を後と定義する。この前後の関係は相対的なものとする。

可塑化ユニット３０は、型締ユニット２０の側である前方側に吐出ノズル３２が形成された加熱シリンダ３１と、加熱シリンダ３１の内部に設けられた図示を省略するスクリュ３３と、樹脂原料を加熱シリンダ３１の内部に供給するための原料ホッパ３５を備えている。
可塑化ユニット３０は、スクリュ３３が回転されると、原料ホッパ３５から供給された例えばペレット状の熱可塑性樹脂が加熱シリンダ３１の前方側へ搬送される。この搬送過程において、この樹脂ペレットは徐々に加熱、溶融して、スクリュ３３の前方に貯留される。貯留により発生する樹脂の圧力を受けてスクリュ３３は後退しながら所定量の溶融樹脂をスクリュ３３の前方に計量する。その後、吐出ノズル３２から、計量された溶融樹脂が型締ユニット２０の固定金型２３と可動金型２７の間に形成されるキャビティへ所定量だけ射出される。

成形部１０は、型締ユニット２０および可塑化ユニット３０に所定の動作を行わせるためのモータＭ１～Ｍ４を備えている。モータＭ１は射出用／計量用の駆動源であり、加熱シリンダ内に設けられたスクリュ３３を進退移動させる。モータＭ２は可塑化用の駆動源であり、樹脂を可塑化するためにスクリュ３３を回転させる。モータＭ４はエジェクタ用の駆動源であり、エジェクタピン２９を移動させて、固定金型２３と可動金型２７から成形品を突き出す。モータＭ３は型開閉動作用および型締用の駆動源であり、可動型盤２５を移動させて固定金型２３と可動金型２７の当接／離間動作および型締めを行う。
モータＭ１～Ｍ４により駆動されるスクリュ３３、可動金型２７およびエジェクタピン２９は射出成形機１の動作要素である。また、モータＭ１～Ｍ４をそれぞれ単独で指摘するときには、射出モータＭ１、可塑化モータＭ２、型締モータＭ３、エジェクタモータＭ４と称する。

成形部１０は、モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４のそれぞれに対応し、使用電力を測定する測定器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を備える。測定器Ｓ１～Ｓ４で測定されたモータＭ１～Ｍ４の使用電力に関する情報は制御部５０に送られる。

成形部１０は、モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４のそれぞれに対応するサーボアンプＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３、ＳＡ４を備える。サーボアンプＳＡ１～ＳＡ４は、それぞれ、制御部５０からの指令値と、モータＭ１～Ｍ４からフィードバックされるエンコーダ信号との比較値に基づき、例えば３相ＰＷＭ信号によってモータＭ１～Ｍ４を駆動させる。すなわち、サーボアンプＳＡ１～ＳＡ４およびモータＭ１～Ｍ４は、射出成形機１を駆動させる駆動部として機能する。また、サーボアンプＳＡ１～ＳＡ４は、モータＭ１～Ｍ４からフィードバックされたエンコーダ信号に基づき位置フィードバック信号を生成し、その位置フィードバック信号を制御部５０に送信する。

［制御部５０］
次に、制御部５０について説明する。
制御部５０は、コンピュータにより構成され、射出成形機１の動作状態を監視するとともにサーボアンプＳＡ１～ＳＡ４を介してモータＭ１～Ｍ４を制御する。
制御部５０は、図１に示すように、演算部５１と、第１出力部５２と、第２出力部５３と、第１入力部５４と、第２入力部５５と、記憶部５６と、表示部５７と、を有する。
演算部５１は、記憶部５６から読み出されたプログラムに基づき、各種動作を実行する。演算部５１は、第１入力部５４を介して、モータＭ１～Ｍ４の消費電力に関する情報を測定器Ｓ１～Ｓ４から取得し、第２入力部５５を介してサーボアンプＳＡ１～ＳＡ４からの位置フィードバック信号を取得する。また、演算部５１は、第１出力部５２を介してサーボアンプＳＡ１～ＳＡ４を制御するとともに、モータＭ１～Ｍ４の負荷率を金型の識別情報と関連付けて算出する。また、演算部５１は、第２出力部５３を介して表示部５７に残りショット数等の種々の情報を表示する。演算部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）から構成される。出力部および入力部をそれぞれ二つに区分したのは作図および説明の便宜のためであり、現実にはそれぞれが一体をなしていてもよい。
記憶部５６は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等により構成され、各種プログラムおよびデータを格納する。記憶部５６は、物理的に一体をなしていてもよい、物理的に複数の記憶要素に分かれていてもよい。物理的に一体をなしている場合に、記憶されるデータの種別に応じて、記憶領域が区分できる。物理的に複数の記憶要素に分かれている場合には、記憶されるデータの種別に応じて、記憶される要素を特定できる。

［１サイクルにおけるモータＭ１～Ｍ４の動作］
次に、図２を参照して、モータＭ１～Ｍ４の動作タイミングを説明する。
図２は、一つの成形品を形成する１サイクルの動作を示す。図２に示すように、１サイクルにおいては、型締工程、射出工程、可塑化／計量工程、型開工程、エジェクタ工程および待機工程がこの順に実行される。なお、図２は単に各モータのＯＮ／ＯＦＦを示したものであり（上側線がＯＮ／下側線がＯＦＦ）、モータの回転方向（正転／逆転）は示してはいない。

図２に示すように、射出モータＭ１は射出工程及び計量工程において駆動される。可塑化モータＭ２は計量工程（可塑化工程）において駆動される。型締モータＭ３は型締工程および型開工程において駆動される。エジェクタモータＭ４はエジェクタ工程において駆動される。
このように、モータＭ１～Ｍ４は、基本的には順番に駆動されるが、同時に駆動されることもある。モータＭ１～Ｍ４は、それぞれが駆動されている期間において、特許文献２に記載されるように、負荷率が変動する。

［複数日に跨る射出成形機１の動作例］
次に、図３を参照して、射出成形機１を用いて複数日に跨って成形品の生産をする例を説明する。この生産例は、異なる成形品を生産するために、固定金型２３と可動金型２７からなる一対の金型の交換を伴う。なお、図３においては、上述した型締工程、射出工程、可塑化／計量工程、型開工程、突出し工程および待機工程をまとめて１サイクルと表記している。また、固定金型２３と可動金型２７の対は、金型の識別情報である♯１，♯２，♯３，…♯ｎで表記されている。

図３に示される手順は事前に立案された生産計画に基づいて行われる。
金型♯１：Ｘ月Ｙ日の終日およびＸ月Ｙ＋１日の午前
金型♯２：Ｘ月Ｙ＋１日の午後
金型♯３：Ｘ月Ｙ＋２日の午前
金型♯４：Ｘ月Ｙ＋２日の午後およびＸ月Ｙ＋３日の午前
金型♯５：Ｘ月Ｙ＋３日の午後

図３に例示される複数日に跨る生産において、モータＭ１～Ｍ４の負荷率が変動する。また、モータＭ１～Ｍ４の負荷率の変動は金型の種別によっても変動する。本実施形態は、モータＭ１～Ｍ４ごとに負荷率の実績を算出する。この負荷率は、各金型が使用されるそれぞれの通算の期間における負荷率（第１負荷率）および一つあるいは複数の金型、例えば、金型♯１～＃５のいずれかが所定の順序で使用される特定の時間的単位における負荷率（第２負荷率）に基づいてもよい。なお、ここでは時間的単位の一例として日を単位とする成形品の生産を示すが、週、月、年などを時間的単位として算出してもよい。算出された第１負荷率および第２負荷率は記憶部５６に記憶される。本実施形態は、先行する当月の第１負荷率および第２負荷率の実績に基づいて、後続の次月の成形品の生産計画を立案する。以下、負荷率の算出方法の一例を説明した後に、生産計画の立案の一例を説明する。

［負荷率の算出方法］
例えば、１日の平均負荷率Ｌ_Ｆは、モータＭ１～Ｍ４のそれぞれにおいて算出される。算出は、以下の式（１）に基づいて行われる。稼働運転時間は、簡単のために例えば、１日の自動運転（半自動運転および全自動運転のそれぞれ）の開始から終了までの時間をカウントするとともに記憶部５６に記憶し、これの合計時間とする。この場合、式（１）の分子となる実積算消費電力Ｐ_Ｒの計測は、対応する自動運転開始から終了までの期間となる。

Ｌ_Ｆ＝Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｃ×１００（％）…式（１）
Ｐ_Ｒ（実積算消費電力）：１日に実際に消費した電力の合計
Ｐ_Ｃ（定格積算電力）：モータ定格出力力値に稼働運転時間を積算して求められた電力

上述したように、本実施形態は好ましい形態として、稼働運転時間の対象を自動運転期間とする。そうすれば、モータＭ１～Ｍ４の寿命への影響が軽微な段取り時間における負荷率情報を評価から除外することができる。これによって、以下の（ｉ）および（ｉｉ）の利点がある。なお、寿命への影響が軽微とは、モータの寿命を短命化させるほどの高負荷運転を一般的には行わないことをいい、これに該当する段取り時間は自動運転以外の時間である。また、ここでいう「自動運転」とは成形品の取り出しをロボットで行い、成形運転サイクルにおいて全く作業者を介さない「全自動運転」のみに限らず、成形品を作業者の手によって金型から取り出すなど、成形運転サイクルが作業者の作業を含むことによって成る「半自動運転」も含む。

（ｉ）：評価対象とする実積算消費電力Ｐ_Ｒおよび稼働時間を記憶する記憶部５６の記憶領域、つまりメモリ容量の低減を通じてコスト低減を実現できる。
(ｉｉ)：寿命にかかわる負荷率評価ロジックを簡単化して、演算部５１における演算時間の低減、仕様（処理速度）の抑制に貢献できる。

Ｐ_Ｒ（実積算消費電力）は、モータＭ１～Ｍ４のそれぞれに対応して設けられる電力に関する測定器Ｓ１～Ｓ４を用いて求められる。他に、実積算消費電力Ｐ_Ｒは、モータＭ１～Ｍ４のそれぞれに供給された実電流値と通電時間を用いて演算により求めてもよいし、実電流値と実電力値をそれぞれ計測して演算によって求めてもよく、その他の公知の実積算消費電力取得方法が広く適用される。

＜負荷率計算方法例＞
表示する各平均負荷率は、以下のような一派的な手法に限らず、二乗平均など任意の平均負荷率の計算方法により求めてもよい。
（１）負荷率の一般的な基本定義
負荷率（％）＝モータ消費電力（Ｗ）／モータ定格出力（Ｗ）
これは（Ｗ）＝（Ｊ／ｓ）なので毎秒の負荷率を求めていることになる。
（２）負荷率の１成形サイクルへの拡張
１成形サイクル負荷率（％）＝実積算消費電力（ＷＣ）／（モータ定格出力（Ｗ）×１成形サイクル時間（ｓ））
ＷＣ：１サイクル間の消費電力の積算値
（３）負荷率の日への拡張
日負荷率（％）＝積算モータ消費電力（ＷＤ）／（モータ定格出力（Ｗ）×６０×６０×２４）
ＷＤ：１日間の消費電力の積算値
（４）週平均、月平均、年平均への拡張
平均負荷率は、ユーザが評価した１週間（７日間）の開始日から終了日の期間の各日の積算モータ消費電力を加算した値を分子とし、同様に対応する各日の稼働運転時間を定格モータに積算した値を分母として、平均負荷率Ｌ_Ｆとする。また、月平均負荷率、年平均負荷率も同様な手法により求めることができる。

［生産計画の立案例］
次に、生産実績に基づく生産計画の立案の一例を説明する。
ここで説明する生産計画の前提条件は以下の通りであり、ＸＸ年１月の生産実績に基づいてＸＸ年２月の生産計画を立案する。
・射出成形機１：仕様が同じ２台の成形機１Ａおよび成形機１Ｂを用いて生産
・金型：仕様が異なる２台の金型♯１と金型♯２を用いて生産

［第１負荷率（実績）］
成形機１Ａまたは成形機１Ｂで金型♯１と金型♯２を成形した場合の、モータＭ１～Ｍ４の金型ごとの平均負荷率（第１負荷率）が図４に対比して示されている。なお、第１負荷率は、信頼性を高めるために、少なくとも成形サイクルタイムの２サイクル分以上の所定の時間的単位、具体的には成形サイクルタイムの２倍以上の自然数倍の所定の時間による平均負荷率が好ましい。
図４に示すように、金型♯１については、射出用のモータＭ１の負荷率が１００％と高く、金型♯２については、可塑化用のモータＭ１の負荷率が１００％と高いことが注目される。生産計画は、図４に示される第１負荷率を考慮して立案される。

［第２負荷率（実績）］
次に、ＸＸ年１月の実績としてのモータＭ１～Ｍ４の週平均、月平均の平均負荷率（第２負荷率）が図５および図６に示されている。図５が成形機１Ａの実績を示し、図６が成形機１Ｂの実績を示す。成形機１Ａでは金型♯１のみを用いて成形し、成形機１Ｂでは金型♯２のみを用いて成形した。

図５より、金型♯１を用いた成形機１Ａは、週平均および月平均の両者において、射出モータＭ１の負荷率が１００％と高い。一方、図６より、金型♯２を用いた成形機１Ｂは、週平均および月平均の両者において、可塑化モータＭ２の負荷率が１００％と高い。この特定のサーボモータの負荷率が高いという傾向は、図４に示された金型ごとの負荷率の実績に対応する。そして、これらの負荷率の実績から、成形機１Ａにおいては、射出モータＭ１が故障するリスクがあり、成形機１Ｂにおいては、可塑化モータＭ２が故障するリスクがあることを認識できる。このことは、表示部５７に表示される図５および図６の表、グラフなどの情報に基づいてユーザ自身が認識してもよいし、負荷率が１００％と高い場合には、演算部５１が判断して、「射出モータＭ１は負荷率が高く故障するリスクがあります」といった表示を表示部５７にすることができる。また、負荷の大きなモータＭ１～Ｍ４のいずれか一つまたは複数のモータ、例えば第１負荷率または第２負荷率が所定の値を超えたモータのみの負荷率を表示部５７に表示してもよい。

［生産計画］
ＸＸ年１月の平均負荷率の実績に基づいて、以下のようにＸＸ年２月の生産計画を立案することができる。
つまり、射出モータＭ１の負荷率が高かった成形機１Ａには、成形運転時の射出モータＭ１の負荷率が低い金型♯２を適用した生産計画とする。一方、可塑化モータＭ２の負荷率が高かった成形機１Ｂには、成形運転時の可塑化モータＭ２の負荷率が低い金型♯１を適用して生産計画とする。

この生産計画による成形機１Ａおよび成形機１Ｂの負荷率の予測値が図７および図８に示されている。つまり、金型♯２を用いる成形機１Ａにおいては、射出モータＭ１の負荷率が６５％に低減され、金型♯１を用いる成形機１Ｂにおいては、可塑化モータＭ２の負荷率が６５％に低減される。これで、成形機１Ａにおいては射出モータＭ１の故障リスクを回避し、成形機１Ｂにおいては可塑化モータＭ２の故障リスクを回避できる。なお、図７および図８において、年平均の負荷率（％）は、簡単のため、１月と２月の各月平均の単純加算平均で示してある。

［効 果］
以上説明したように、成形機１Ａおよび成形機１Ｂにおいては、ＸＸ年２月の単月では、射出モータＭ１と可塑化モータＭ２の平均負荷率値がそれぞれ１００％高い。しかし、年平均（１月と２月の平均）でみると、射出モータＭ１と可塑化モータＭ２のそれぞれの平均負荷率が８３％、７５％と低減できる。これにより、射出モータＭ１、可塑化モータＭ２の故障のリスクを低減できる。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
表示部５７における表示例が図９および図１０に示されている。
図９は、成形機１Ａおよび成形機１ＢにおけるＸＸ年１月のモータＭ１～Ｍ４における平均負荷率を表示するのに加えて、次月に使用すべきである金型に関するメッセージを表示する。つまり、成形機１Ａについては、負荷率が１００％である射出モータＭ１は故障のリスクがあること、および、負荷率の小さい金型の識別情報を列挙してその使用を促している。また、成形機１Ｂについては、負荷率が１００％である可塑化モータＭ２は故障のリスクがあること、および、負荷率の小さい金型の識別情報を列挙してその使用を促している。

図１０は、図９よりも進み、成形機１Ａにおいては、射出モータＭ１の負荷率の小さい金型♯２を使用するように推奨し、成形機１Ｂにおいては、可塑化モータＭ２の負荷率の小さい金型の識別情報を列挙してその使用を推奨している。

次に、本発明の実施形態は、過去の負荷率を表示部５７に表示させることができる。その一例が図１１に示されている。
図１１（ａ）は、月単位で負荷率を監視する例を示すテーブルであり、このテーブルには「３か月平均」および「６か月平均」が表示されている。「３か月平均」とは、当月、図１１（ａ）はＸＸ年１月よりも前の３か月間の平均負荷率をいい、「６か月平均」とは、当月であるＸＸ年１月よりも前の６か月間の平均負荷率をいう。
図１１（ｂ）は、週単位で負荷率を監視する例を示すテーブルであり、このテーブルには「３週間平均」および「６週間平均」が表示されている。「３週間平均」とは、当該週、図１１（ａ）はＸＸ年１月第１週よりも前の３週間の平均負荷率をいい、「６週間平均」とは、当該週であるＸＸ年１月第１週よりも前の６週間の平均負荷率をいう。

図１１に示すように、過去の負荷率を表示部５７に表示することにより、当該月または当該週の負荷率だけを用いて次の月または次の週の生産計画を立案するよりも、モータＭ１～Ｍ４の使用の実情に即した生産計画を立案できる。

次に、図１２を参照して、生産計画の立案手順について説明する。この手順は、成形機に用いられる複数の金型♯１～♯８に関する情報と、金型♯１～♯８のそれぞれの平均負荷率の情報に基づいて、制御部５０にて実行される。

図１２（ａ）は、成形機１Ａおよび成形機１Ｂで用いられる８種類の金型♯１～♯８と、金型♯１～♯８のそれぞれにおける射出モータＭ１および可塑化モータＭ２の平均負荷率と、が対応付けられた情報を示す。この情報は、記憶部５６に記憶されている。前提として、成形機１Ａおよび成形機１Ｂは、８種類の金型♯１～♯８のいずれかを１週間ずつ用いて成形品を作製する。この前提のもと、成形機１Ａおよび成形機１Ｂの何れにおいても射出モータＭ１および可塑化モータＭ２の故障のリスクを回避できる生産計画が図１２（ｂ）に示されている。

第１週においては、識別番号の若い金型♯１が成形機１Ａに用いられ、次に識別番号の若い金型♯２が成形機１Ｂに用いられる。この金型♯１，♯２の選択の際には負荷率の考慮はなされていない。

第２週～第４週においては、金型♯３～♯８からの選択の際には、負荷率が考慮される。基本的には、先行する週の負荷率が高ければ、後続の週には負荷率の低い金型が選択される。成形機１Ａについては、先行する第１週の金型♯１の射出モータＭ１の負荷率が１００％と高いので、後続の第２週には、射出モータＭ１の負荷率が８０％と比較的低い金型♯６を用いる。成形機１Ｂについては、先行する第１週の金型♯２の可塑化モータＭ２の負荷率が１００％と高いので、後続の第２週には、可塑化モータＭ２の負荷率が５０％と低い金型♯７を用いる。

ここで、図１２（ｂ）において、第１週の平均負荷率の欄は、金型固有の平均負荷率が示されている。これに対して第２週以降の平均負荷率の欄は、先行する週の平均負荷率と当該週における平均負荷率の平均値が示されている。例えば、第２週における成形機１Ａにおける平均負荷率は、金型♯１の平均負荷率１００％と金型♯６の平均負荷率８０％の平均値である。また、第３週における成形機１Ａにおける平均負荷率は、金型♯１の平均負荷率１００％、金型♯６の平均負荷率８０％および金型♯４の平均負荷率９５％の平均値である。

続いて、成形機１Ａについて、先行する第２週までの射出モータＭ１の負荷率が９０％であり、後続の第３週においては、射出モータＭ１の負荷率が９５％と比較的高い金型♯４を用いる。また、成形機１Ｂについて、先行する第２週までの射出モータＭ１および可塑化モータＭ２の両方の平均負荷率が５８％、７５％と低いため、後続の第３週においては、射出モータＭ１および可塑化モータＭ２の両方の平均負荷率が１００％と高い低い金型♯３を用いることができる。

続いて、成形機１Ａについて、先行する第３週までの射出モータＭ１の負荷率が９２％であり、後続の第４週においては、射出モータＭ１の負荷率が８５％と低い金型♯８が用いられる。また、成形機１Ｂについては残された金型♯５が用いられるが、後続の第４週における射出モータＭ１および可塑化モータＭ２の両方の平均負荷率が７９％、７０％に抑えることができる。

図１２（ｂ）は週の単位で生産計画を立案したが、本実施形態においては時間の単位として、週に限らず、日、月、四半期などの他の時間の単位で生産計画を立案することができる。

以上の実施形態においては生産計画が制御部５０にて実行される例を説明したが、本発明における生産計画の立案はこれに限定されない。例えば、制御部５０が外部との通信手段を有し、この通信手段が外部のコンピュータからなる外部生産計画システムに向けて図１２（ａ）に示される負荷率のデータを送信する。この外部生産計画システムによって図１２（ｂ）に示される生産計画を立案することができる。またこの、外部生産計画システムによって立案された生産計画を制御部５０に送信し、制御部５０は、送信された生産計画に基づいて生産がなされるように、例えば表示部５７に生産計画を表示することができる。

また、以上の実施形態においては、射出モータＭ１および可塑化モータＭ２の負荷率が大きいものとして説明したが、これはあくまで一例であって、これらモータ以外のモータの負荷率の変動が大きい場合にも、本発明は対応できる。例えば、本実施形態においては、射出成形機１の動作が全て電動モータで駆動される全電動型射出成形機にて例示したが、型締め駆動を油圧によって行うなど一部の動作を油圧で駆動する、電動／油圧のハイブリッド型射出成形においても適用できる。この場合、本発明を、油圧ポンプを駆動する電動モータの負荷率に適用することが好ましい。

また、以上の実施形態においては、第１負荷率について機械仕様の同じ射出成形機にて成形される例を説明したが、本発明は、機械仕様の異なる、具体的には、駆動源であるモータの定格容量が異なる射出成形機で成形した場合においても有効に適用できる。モータの定格容量が異なる射出成形機で成形した場合、同じ金型を使用しても負荷率が異なる。例えば、一方はモータの定格容量が小さく、他方はモータの定格容量が大きい、異なる２台の射出成形機では、同じ金型を成形した場合であっても、モータの定格容量の小さな一方の射出成形機で成形した場合の負荷率は、モータの定格容量の大きな他方の射出成形機で成形した場合の負荷率よりも大きくなる。
ところで、本発明を用いて生産計画を作成する場合、各金型の負荷率の実績を予め知っておく必要がある。しかし、一度も組み合わせて成形されたことのない金型と射出成形機との関係では負荷率の実績が存在しない。
この場合、金型と射出成形機の既知の組合せによる負荷率を基に、組合せ実績のない金型と射出成形機の組合せにおける負荷率を演算によって推定してもよい。例えば、射出モータＭ１の定格容量が１００（ｋＷ）の一方の射出成形機で成形した場合の負荷率が８０％となる金型を、射出モータＭ１の定格容量が２００（ｋＷ）の他方の射出成形機で成形した場合の負荷率を、８０（％）ｘ（１００（ｋＷ）／２００（ｋＷ））＝４０％とするなどの演算によって推定してもよい。

また、以上の実施形態においては、履歴を問わずにモータを取り扱っているが、本発明はこれに限らない。例えば、部品交換がなされたモータ、新品と交換されたモータがある一方、部品交換されることもなく継続して使い続けられているモータがあることもある。この場合、記憶部５６に記憶された、交換されたモータの実積算消費電力Ｐ_Ｒおよび稼働時間をリセットしてもよいが、モータの履歴に応じて係数を設け、この係数を前述した負荷率の算出の演算式に掛け合わせる。例えば、故障のリスクの小さい使用期間の短いモータの係数を小さくする一方、使用期間の長いモータの係数を大きくすることができる。

また、以上の実施形態において、モータの負荷率に影響を与える要素として金型を取り上げて説明したが、本発明は他の要素、例えばモータの「温度」をモータの負荷率に影響を与える要素として管理することができる。つまり、モータの温度が高くなると、冷却ファンによる空冷効果が低くなるため、絶縁低下が発生したりモータの負荷が大きくなったりする。この場合もモータの温度に応じて係数を設け、この係数を前述した負荷率の算出の演算式に掛け合わせる。例えば、故障のリスクの小さい低温運転状態の係数を小さくする一方、高温状態の係数を大きくすることができる。さらには例えば所定の温度を基準温度（例えば９０℃）として設け、基準温度における係数を１とし、基準温度未満での運転においては係数を一律に１とするか、または基準温度との差異に従い係数を１より小さい一つまたは複数の特定の値とすることができる。また、基準の温度を超えた場合には、基準温度との差異に従い係数を１より大きい一つまたは複数の特定の値にしてもよい。

１ 射出成形機
１Ａ 成形機
１Ｂ 成形機
１０ 成形部
２０ 型締ユニット
２１ 固定型盤
２３ 固定金型
２５ 可動型盤
２７ 可動金型
２９ エジェクタピン
３０ 可塑化ユニット
３１ 加熱シリンダ
３２ 吐出ノズル
３３ スクリュ
３５ 原料ホッパ
５０ 制御部
５１ 演算部
５２ 第１出力部
５３ 第２出力部
５４ 第１入力部
５５ 第２入力部
５６ 記憶部
５７ 表示部
Ｍ１ 射出モータ
Ｍ２ 可塑化モータ
Ｍ３ 型締モータ
Ｍ４ エジェクタモータ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 測定器
ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，ＳＡ４ サーボアンプ
Ｐ_Ｒ 実積算消費電力
Ｌ_Ｆ 平均負荷率

Claims (7)

1. 動作要素を駆動する少なくとも一つの電動モータを有する駆動部と、
   前記電動モータのそれぞれに対し、所定の時間的単位における負荷率を算出する演算部と、
   前記負荷率のそれぞれを記憶する記憶部と、を備え、
   前記演算部は、
   前記負荷率を、使用された金型毎に演算するとともに、
   前記記憶部は、
   前記金型のそれぞれの識別情報と関連付けて記憶する、
   電動射出成形機の制御装置。
   
2. 前記負荷率が、複数の前記金型のそれぞれにおける通算の第１負荷率、および、複数の前記金型のそれぞれにおける前記時間的単位の第２負荷率の一方または双方である、
   請求項１に記載の制御装置。
   
3. 前記第１負荷率および前記第２負荷率の一方または双方を表示する表示部を備える、
   請求項２に記載の制御装置。
   
4. 前記表示部は、
   複数の前記電動モータのそれぞれについて算出された前記第１負荷率を対比して表示する、
   請求項３に記載の制御装置。
   
5. 前記表示部は、
   複数の前記電動モータのそれぞれについて算出された前記第２負荷率を対比して表示する、
   請求項４に記載の制御装置。
   
6. 前記演算部は、
   先行する射出成形における前記第２負荷率に基づいて、後続の前記射出成形において使用すべき前記金型の前記識別情報を選択し、
   前記表示部は、
   選択された前記金型の前記識別情報を表示する、
   請求項３～請求項５のいずれか一項に記載の制御装置。
   
7. 外部と通信する通信手段を備え、
   前記通信手段を介して、前記負荷率を外部に出力する、
   請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の制御装置。

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