JP5815451B2

JP5815451B2 - 周波数特性の管理機能を有する射出成形機の管理装置

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Publication number: JP5815451B2
Application number: JP2012077618A
Authority: JP
Inventors: 淳平丸山; 齋藤　修; 修齋藤
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2015-11-17
Anticipated expiration: 2032-03-29
Also published as: JP2013203044A

Description

本発明は射出成形機に関し、特に、射出成形機の周波数特性の集中管理装置に関する。

従来、射出成形機の可動部の周波数特性を測定し、周波数特性の特性変化や共振の有無を見て可動部の劣化状態を推定したり、制御対象の特性を推定する技術が知られている。しかしながら、ネットワークを介して接続された複数の射出成形機の周波数特性を、集中管理装置によって集中管理する技術は知られていなかった。そのため、例えば複数の射出成形機の周波数特性を比較して、前記周波数特性に基いて得られる樹脂の特性や、射出成形機の可動部の特性を効率よく把握する手段がなかった。

例えば、特許文献１においては、成形モニタ装置により所定周期毎に検出されたモニタデータをデータ種別ごとに記憶し、記憶されたモニタデータを所定周期毎に解析してモニタデータの推移傾向を示す近似関数を求め、近似関数による推移傾向が消耗部品の判別のためのレベルに達すると保守警告を出力する技術が開示されているが、ネットワークを介して接続された複数の射出成形機の周波数特性を、集中管理装置によって集中管理するものではなかった。

特開平４−１１０１２５号公報

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、ネットワークを介して接続された複数の射出成形機の周波数特性を、集中管理装置によって集中管理することにより、複数の射出成形機の樹脂の特性や可動部の特性を効率よく把握することが可能な周波数特性の管理機能を有する射出成形機の管理装置を提供することを目的とする。

本願の請求項１に係る発明は、複数の射出成形機をネットワークで接続して集中管理する射出成形機の管理装置であって、射出成形機の可動部を駆動したときの周波数特性データの算出に必要な応答データを前記複数の射出成形機から取得する応答データ取得部と、前記取得した応答データから可動部の前記周波数特性データを算出する周波数特性データ算出部と、前記算出した周波数特性データを射出成形機ごとに記憶する記憶部と、を有し、前記複数の射出成形機のうち、一部または全部の射出成形機の周波数特性データから平均的な周波数特性データを算出する平均周波数特性算出部と、前記平均的な周波数特性データに対して各射出成形機の周波数特性データの偏差を算出する偏差算出部と、前記算出した周波数特性データの偏差が閾値を超えた場合にアラームを出力するアラーム出力部とを有することを特徴とする射出成形機の管理装置である。
請求項２に係る発明は、複数の射出成形機をネットワークで接続して集中管理する射出成形機の管理装置であって、射出成形機の可動部を駆動したときの周波数特性データの算出に必要な応答データを前記複数の射出成形機から取得する応答データ取得部と、前記取得した応答データを射出成形機ごとに記憶する記憶部と、前記記憶した応答データから可動部の前記周波数特性データを算出する周波数特性算出部と、を有し、前記複数の射出成形機のうち、一部または全部の射出成形機の周波数特性データから平均的な周波数特性データを算出する平均周波数特性算出部と、前記平均的な周波数特性データに対して各射出成形機の周波数特性の偏差を算出する偏差算出部と、前記算出した周波数特性の偏差が閾値を超えた場合にアラームを出力するアラーム出力部とを有することを特徴とする射出成形機の管理装置である。
請求項３に係る発明は、前記可動部を駆動したときの周波数特性データは、可動部の位置ループ周波数特性データ、速度ループ周波数特性データ、電流ループ周波数特性データ、圧力ループ周波数特性データのうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項１または２の何れか一つに記載の射出成形機の管理装置である。
請求項４に係る発明は、各射出成形機の稼働時間、各射出成形機の累積ショット数、各射出成形機の可動部の累積負荷、各射出成形機の生産開始または完了、各射出成形機の成形条件変更、所定のメンテナンス時間の経過、管理装置に対するオペレータの指示の何れかの条件に基づいて、ネットワークに接続された射出成形機に応答データの測定指令を出力する測定指令部を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の射出成形機の管理装置である。
請求項５に係る発明は、前記周波数特性データを表示する表示部を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の射出成形機の管理装置である。

本発明により、ネットワークを介して接続された複数の射出成形機の周波数特性を、集中管理装置によって集中管理することにより、複数の射出成形機の樹脂の特性や可動部の特性を効率よく把握することが可能な周波数特性の管理機能を有する射出成形機の管理装置を提供できる。

集中管理装置と複数の射出成形機がＬＡＮを介して接続して構成されるシステムを説明する図である。複数の射出成形機の周波数特性と平均的な周波数特性を説明する図である。複数の射出成形機から応答データを取得し周波数特性データを算出し記憶する実施形態を説明する図である。複数の射出成形機から応答データを取得し応答データを記憶するとともに周波数特性データを算出する実施形態を説明する図である。平均的な周波数特性との偏差を用いる実施形態に対応する本発明に係る処理を説明する図である。基準となる周波数特性との偏差を用いる実施形態に対応する本発明に係る処理を説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、各実施形態において同じ構成や類似する構成については同じ符号を用いている。
図１は、本発明の実施形態１を説明する図である。集中管理装置２と複数の射出成形機１０₁，１０₂，・・・，１０_NとをＬＡＮ８を介して接続することでシステムが構築される。前記システムは、ＬＡＮ８などのネットワークを介して接続された複数の射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nについて、各射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nの可動部の周波数特性を集中管理装置２によって集中管理する。なお、ＬＡＮ以外にも、工場外などの遠隔地と接続する際にインターネット等のネットワークを介して接続するようにしてもよい。

集中管理装置２は例えばパーソナルコンピュータのような、外部機器との情報の接受を行う機能、演算処理機能、記憶機能、表示機能を備えた装置である。集中管理装置２は、各射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nの可動部の周波数特性データを取得する周波数特性データ取得部６を有し、取得した周波数特性データを射出成形機毎に記憶する周波数特性データ記憶部４を有する。可動部の周波数特性として、ゲイン特性や位相特性がある。図２は集中管理装置２の周波数特性データ記憶部４に記憶される複数の射出成形機１０₁，１０₂，・・・，１０_Nの周波数毎のゲイン特性（図２（ａ）参照）と位相特性（図２（ｂ）参照）のデータの例である。本発明における周波数特性データは、少なくとも周波数毎のゲイン特性データ、または周波数毎の位相特性データを含むものとする。また、取得した周波数特性データを集中管理装置２に備わった表示装置の表示画面に表示するようにしてもよい。

射出成形機の可動部の周波数特性は、位置ループ周波数特性、速度ループ周波数特性、電流ループ周波数特性、圧力ループの周波数特性の少なくとも一つとする。位置ループ、速度ループ、電流ループの周波数特性を管理することにより、可動部の駆動部や機構部の特性変化、劣化などを管理することができる。また、可動部がスクリュ軸の場合は、可動部の前進または後退によって圧力制御を行うため、位置ループ、速度ループ、電流ループの周波数特性に加えて圧力ループの周波数特性を測定することができる。圧力ループの周波数特性を管理することにより、圧力検出器やスクリュ機構部の特性変化や劣化、あるいは樹脂の特性変化などを管理することができる。

これらの周波数特性を測定する装置や方法は周知であり、各周波数特性の測定方法としては、各ル―プの指令値に正弦波状の外乱信号を重畳しながら周波数を掃引し、前記重畳した外乱に対する応答を求める方法や、各ループの指令値にホワイトノイズを重畳し、前記重畳したホワイトノイズに対する応答を求める方法などが周知である。

図３は、本発明の実施形態２を説明する図である。集中管理装置２は、各射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nの可動部の周波数特性を算出するために必要な応答データ、即ち、各ループの指令値に重畳する正弦波状の外乱信号および前記重畳した外乱に対する応答データ、あるいは各ループの指令値に重畳するホワイトノイズおよび前記重畳したホワイトノイズに対する応答データ、を取得する応答データ取得部７を有し、取得した応答データから可動部の周波数特性を算出する周波数特性算出部９を有し、算出した周波数特性データを射出成形機毎に記憶する周波数特性データ記憶部４を有する。

図４は、本発明の実施形態３を説明する図である。集中管理装置２は、各射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nの可動部の周波数特性を算出するために必要な応答データ、即ち、各ループの指令値に重畳する正弦波状の外乱信号および前記重畳した外乱に対する応答データ、あるいは各ループの指令値に重畳するホワイトノイズおよび前記重畳したホワイトノイズに対する応答データ、を取得する応答データ取得部７を有し、取得した応答データを射出成形機毎に記憶する応答データ記憶部５を有し、記憶した応答データから可動部の周波数特性を算出する周波数特性算出部９を有する。

ここで射出成形機の可動部を説明する。各射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nの可動部は、射出軸、スクリュ回転軸、エジェクタ軸、型開閉軸などである。可動部の駆動部としてはモータなどがある。また可動部の動力伝達装置として、タイミングベルト、カップリング、ボールねじ、トグルリンク、変速機（ギヤボックス）などがある。各射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nの可動部の周波数特性を管理することにより、これらの可動部の特性変化や劣化を検出することができる。また、可動部が射出軸の場合は、前記の動力伝達装置の他に圧力検出装置や樹脂の特性変化を検出することができる。

集中管理装置２は、接続された複数の射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nの周波数特性データを、集中管理装置２に備わった表示装置（図示せず）の画面に表示して比較したり、各射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nの周波数特性データの最大値、最小値、平均値、標準偏差値などを計算して比較することにより、射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_N毎の特性の違いを効率的に分析することができる。

また、集中管理装置２は、各射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nの周波数特性データについて、複数の射出成形機の平均的な周波数特性を算出し、平均的な周波数特性に対して各射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nの周波数特性の偏差を算出し、偏差が閾値を超えた場合にアラームを出力するようにしてもよい。なお、平均的な周波数特性とは、各周波数毎に、複数の射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nのゲイン値、位相値の平均値を算出したものである（図２参照）。なお、平均的な周波数特性の算出は、各射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nの一部または全部の射出成形機の周波数特性データを用いて行う。

例えば、ある射出成形機の位置制御帯域におけるゲイン特性が平均的なゲイン特性より低かったり、位相特性が平均的な位相特性より遅れている場合には、位置ループの制御特性が劣化している可能性があるため、アラームを発生してメンテナンスを促すようにしてもよい。また、ある射出成形機の可動部の固有振動数付近のゲイン特性が平均的なゲイン特性より高い場合は、可動部の固有振動数付近で共振が発生している可能性があるため、アラームを発生してメンテナンスを促すようにしてもよい。

なお、平均的な周波数特性の算出について、例えばＬＡＮ８等のネットワークに接続された全ての射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nの平均的な周波数特性を算出するようにしてもよいし、ネットワークに接続された全ての射出成形機について機種別に分類し、機種毎の平均的な周波数特性を算出するようにしてもよい。なお、アラームは集中管理装置２の表示装置上の画面で、接続されているいずれの射出成形機で周波数特性に異常が発生しているかわかるようにしても良いし、集中管理装置２から周波数特性に異常が発生している射出成形機に通知して、異常が発生している射出成形機に備わった表示装置（図示せず）の画面や警報ランプ等の出力装置で異常が発生していることがわかるようにしてもよい。また、アラームは集中管理装置２からメール等の通信手段によってオペレータや管理者に通知するようにしてもよい。

図５は、平均的な周波数特性を用いる実施形態に対応する本発明に係る処理を説明する図である。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＡ０１］ネットワークに接続されたＮ台の射出成形機の周波数特性データ（ゲイン特性、位相特性）を取得する。
●［ステップＳＡ０２］Ｎ台の射出成形機の平均的な周波数特性（ゲイン特性、位相特性）を算出する。
●［ステップＳＡ０３］ｉを１に初期化する。
●［ステップＳＡ０４］ｉ番目の射出成形機の周波数特性と平均的な周波数特性との偏差（ゲイン特性偏差：Ｇｅｒｒ、位相特性偏差：Ｐｅｒｒ）を算出する。
●［ステップＳＡ０５］｜Ｇｅｒｒ｜がゲイン閾値より大きいか否か判断し、大きい場合にはステップＳＡ０７へ移行し、大きくない場合にはステップＳＡ０６へ移行する。
●［ステップＳＡ０６］｜Ｐｅｒｒ｜が位相閾値より大きいか否か判断し、大きい場合にはステップＳＡ０７へ移行し、大きくない場合にはステップＳＡ０８へ移行する。
●［ステップＳＡ０７］ｉ番目の射出成形機に対してアラームを出力しステップＳＡ０８へ移行する。
●［ステップＳＡ０８］ｉに１加算した値を新たにｉとする。
●［ステップＳＡ０９］ｉはＮより大きいか否か判断し、大きい場合には処理を終了し、大きくない場合にはステップＳＡ０４へ戻り処理を継続する。

上記実施形態では、複数の射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nの平均的な周波数特性との偏差に基づいて異常を判定するようにしたが、各射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nの基準となる周波数特性を取得し、その後、現在の周波数特性を測定し、基準となる周波数特性に対して現在の周波数特性の偏差を算出し、偏差が閾値を超えた場合にアラームを出力する実施形態としてもよい。

このとき、基準となる周波数特性は、ある時点における各射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nの周波数特性を基準となる周波数特性として集中管理装置２に記憶するようにしてもよいし、各射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nの記憶部（図示せず）において記憶している基準となる周波数特性を各射出成形機１０₁，１０₂，１０₃，・・・，１０_Nから取得するようにしてもよい。

図６は、基準となる周波数特性との偏差を用いる実施形態に対応する本発明に係る処理を説明する図である。以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＢ０１］基準となる周波数特性データ（ゲイン特性、位相特性）を、ネットワークに接続されたＮ台の射出成形機についてそれぞれ取得する。
●［ステップＳＢ０２］ｉを１に初期化する。
●［ステップＳＢ０３］ｉ番目の射出成形機の周波数特性と基準となる周波数特性との偏差（ゲイン特性偏差：Ｇｅｒｒ、位相特性偏差：Ｐｅｒｒ）を算出する。
●［ステップＳＢ０４］｜Ｇｅｒｒ｜がゲイン閾値より大きいか否か判断し、大きい場合にはステップＳＢ０６へ移行し、大きくない場合にはステップＳＢ０５へ移行する。
●［ステップＳＢ０５］｜Ｐｅｒｒ｜が位相閾値より大きいか否か判断し、大きい場合にはステップＳＢ０６へ移行し、大きくない場合にはステップＳＢ０７へ移行する。
●［ステップＳＢ０６］ｉ番目の射出成形機に対してアラームを出力する。
●［ステップＳＢ０７］ｉに１加算し新たにｉとする。
●［ステップＳＢ０８］ｉはＮより大きいか否か判断し、大きい場合には処理を終了し、大きくない場合にはステップＳＢ０３へ戻り処理を継続する。

上述のステップＳＡ０１およびステップＳＢ０１は、実施形態１の場合について記載したが、実施形態２の場合では、ネットワークに接続されたＮ台の射出成形機から取得した応答データから周波数特性を算出する。実施形態３の場合では、ネットワークに接続されたＮ台の射出成形機から取得し記憶した応答データから周波数特性を算出する。

また、本発明の実施形態として、集中管理装置２はネットワークに接続された射出成形機に周波数特性データの測定を指令する測定指令部を有し、測定指令部は各射出成形機の稼働時間、各射出成形機の累積ショット数、各射出成形機の生産開始または完了、各射出成形機の成形条件変更、集中管理装置２における所定のメンテナンス時間の経過、集中管理装置２に対するオペレータの指示の何れかの条件に基づいて、ネットワークに接続された射出成形機に周波数特性データの測定指令を出力するようにしてもよい。

例えば、射出成形機の稼働時間または累積ショット数に応じて特性が変化する可動部の管理を行う場合は、各射出成形機の稼働時間または累積ショット数または可動部の負荷の累積値が所定値に達したら周波数特性データの測定指令を出力するようにしてもよい。あるいは、射出成形機の稼働時間または累積ショット数または可動部の負荷の累積値が所定値に達したか否かを射出成形機が判断して、射出成形機が周波数特性の測定を行い、測定した周波数特性データを射出成形機から集中管理装置に出力するようにしてもよい。ここで、可動部の負荷としては、例えば可動部の駆動力の時間積分値、または可動部の駆動力の可動部の位置に関する積分値としてもよいし、可動部の受ける力の時間積分値、または可動部の受ける力の可動部の位置に関する積分値としてもよい。各射出成形機の成形品や成形条件に応じて周波数特性データの管理を行う場合は、生産開始や完了、または成形条件の変更時に周波数特性データの測定指令を出力するようにしてもよい。このとき、射出成形機の稼働時間、累積ショット数、生産開始または完了信号、成形条件の変更信号などは、各射出成形機から取得する。また、射出成形機工場全体でまとめて所定の周期毎に周波数特性データの管理を行う場合は、管理装置において所定のメンテナンス時間が経過したら周波数特性データの測定指令を出力するようにしてもよい。

上述したように、本発明の実施形態は、ＬＡＮ８などのネットワークを介して接続された複数の射出成形機１０₁，１０₂，・・・，１０_Nの周波数特性を、集中管理装置２によって集中管理することにより、複数の射出成形機１０₁，１０₂，・・・，１０_Nの樹脂の特性や可動部の特性を効率よく把握し、さらに特性に異常が見られた場合には集中管理装置２によって異常を容易に確認することができる。

２集中管理装置
４周波数特性データ記憶部
５応答データ記憶部
６周波数特性データ取得部
７応答データ取得部
８ＬＡＮ
９周波数特性算出部
１０₁ 第１の射出成形機
１０₂ 第２の射出成形機
１０₃ 第３の射出成形機
１０_N 第Ｎの射出成形機

Claims

複数の射出成形機をネットワークで接続して集中管理する射出成形機の管理装置であって、
射出成形機の可動部を駆動したときの周波数特性データの算出に必要な応答データを前記複数の射出成形機から取得する応答データ取得部と、
前記取得した応答データから可動部の前記周波数特性データを算出する周波数特性データ算出部と、
前記算出した周波数特性データを射出成形機ごとに記憶する記憶部と、
を有し、
前記複数の射出成形機のうち、一部または全部の射出成形機の周波数特性データから平均的な周波数特性データを算出する平均周波数特性算出部と、
前記平均的な周波数特性データに対して各射出成形機の周波数特性データの偏差を算出する偏差算出部と、前記算出した周波数特性データの偏差が閾値を超えた場合にアラームを出力するアラーム出力部とを有することを特徴とする射出成形機の管理装置。
複数の射出成形機をネットワークで接続して集中管理する射出成形機の管理装置であって、
射出成形機の可動部を駆動したときの周波数特性データの算出に必要な応答データを前記複数の射出成形機から取得する応答データ取得部と、
前記取得した応答データを射出成形機ごとに記憶する記憶部と、
前記記憶した応答データから可動部の前記周波数特性データを算出する周波数特性算出部と、
を有し、
前記複数の射出成形機のうち、一部または全部の射出成形機の周波数特性データから平均的な周波数特性データを算出する平均周波数特性算出部と、
前記平均的な周波数特性データに対して各射出成形機の周波数特性の偏差を算出する偏差算出部と、前記算出した周波数特性の偏差が閾値を超えた場合にアラームを出力するアラーム出力部とを有することを特徴とする射出成形機の管理装置。
前記可動部を駆動したときの周波数特性データは、可動部の位置ループ周波数特性データ、速度ループ周波数特性データ、電流ループ周波数特性データ、圧力ループ周波数特性データのうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項１または２の何れか一つに記載の射出成形機の管理装置。
各射出成形機の稼働時間、各射出成形機の累積ショット数、各射出成形機の可動部の累積負荷、各射出成形機の生産開始または完了、各射出成形機の成形条件変更、所定のメンテナンス時間の経過、管理装置に対するオペレータの指示の何れかの条件に基づいて、ネットワークに接続された射出成形機に応答データの測定指令を出力する測定指令部を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の射出成形機の管理装置。
前記周波数特性データを表示する表示部を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の射出成形機の管理装置。