JP6031390B2 - 射出成形システムの予防保全装置及び射出成形システムの予防保全方法 - Google Patents

Description

本発明は、データベースに蓄積された情報を元に、通信回線を通じて射出成形機を予防保全する射出成形システムの予防保全装置及び射出成形システムの予防保全方法に関する。

モータで動作する射出成形機の監視、管理、制御を行う方法の１つとして、インターネットや電話回線を使った射出成形システムの予防保全方法が知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。この射出成形システムの予防保全方法は、射出成形機をインターネットや電話回線等の通信回線を通じて、ユーザや管理者が管理を行うというものである。この方法では、通信回線を用いて遠隔地から射出成形機の監視や制御が可能である。これにより、複数の射出成形機を並列して管理、制御することを可能としている。

また、このような通信回線を、異常の予防に適用する方法として、半導体製造装置の予防保全方法が知られている（例えば、特許文献４参照。）。この方法では、装置側に設置されたセンサより得られた測定値から、データベースに蓄積された過去の情報を元に異常の有無を診断している。また、この方法では、データベースの情報と比較するとともに、製造装置から得られた測定値を随時データベースに追加し、リアルタイムでデータベースの更新を行っている。

特開２００１−２３６１１５号公報 特開２００２−０８６５３１号公報 特開２００４−１５７７８０号公報 特開２０００−２５９２２２号公報

上述した射出成形システムの予防保全装置及び射出成形システムの予防保全方法では、次のような問題があった。すなわち、射出成形機を、通信回線を通じて制御する場合、遠隔地から射出成形機の異常を知ることが可能となっている。しかしながら、異常が発生した場合は生産ラインを停止する必要があるため、当初の生産計画に狂いが生じる。

また、押出機の摺動抵抗が大きくなる場合等、モータに過負荷が発生している場合であっても、見た目では問題無く成形がされるため、上述した方法では異常に発展する前の予防が不可能であった。

半導体の製造装置について、予防保全の方法が提案されているものの、射出成形機では、例えば再生材料を原材料として用いる場合等、センサのみでは感知できない要素が多く、このため、異常の可能性を誤って診断してしまう問題があった。

そこで本発明は、射出成形機の情報を診断することで、異常の発生を推定・予防すると共に、誤って異常の診断がされることを防ぎ、不測の生産停止を防止することを可能とする射出成形システムの予防保全装置及び射出成形システムの予防保全方法を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の射出成形システムの予防保全装置及び射出成形システムの予防保全方法は次のように構成されている。

射出成形機と、前記射出成形機を駆動するモータと、前記射出成形機に通信回線で接続されている診断サーバと、前記モータの発熱量の測定値を取得する発熱量測定部、前記射出成形機の単位時間毎の成形量、成形品の形状を含む射出条件、成形時間から前記発熱量の推定値を算出する発熱量推定部、前記測定値と前記推定値を比較し、前記測定値と前記推定値との差が許容範囲を超える場合、前記測定値、前記推定値、及び、射出条件を具備する診断請求データを前記診断サーバに伝達する診断請求部を具備する予備診断ユニットと、前記診断サーバに設けられ、前記射出成形機から得られたデータが蓄積されたデータベースを有し、前記診断請求データが伝達された際に、前記データベースに蓄積されたデータと前記診断請求データを比較し、異常の有無を診断する診断部と、前記診断部から得られた診断結果を通知する診断結果通知部とを備えることを特徴とする。

射出成形機を有する射出成形システムを保全する射出成形システムの予防保全方法において、前記射出成形機を駆動するモータの発熱量の測定値を取得する発熱量測定工程と、少なくとも単位時間毎の成形量、成形品の形状を含む前記射出成形機の射出条件から前記発熱量の推定値を算出する発熱量推定工程と、前記測定値と前記推定値を比較する予備診断工程と、前記予備診断工程において、前記測定値と前記推定値との差が許容範囲を超える場合、前記測定値、前記推定値、及び、射出条件を具備する診断請求データを、前記射出成形機から得られたデータが蓄積されたデータベースを有する診断部に伝達する診断請求工程と、前記診断部に伝達された診断請求データと、前記データベースに蓄積されたデータとを比較して、異常の有無を判定する診断工程と、この判定結果を通知する診断結果通知工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、射出成形機の情報を診断することで、異常の発生を推定・予防すると共に、誤って異常の診断がされることを防ぎ、不測の生産停止を防止することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る射出成形システムの予防保全装置を示す説明図。 同射出成形システムの予防保全装置の予防保全工程における異常の推定手順の概要を示す説明図。 同射出成形システムの予防保全装置の射出成形機の動作を示す説明図。 同射出成形システムの予防保全装置の、射出成形機と診断サーバの情報の送受を示す説明図。

図１は本発明の一実施の形態に係る射出成形システム（射出成形システムの予防保全装置）１を示す説明図、図２は射出成形システム１の予防保全方法における異常の推定手順の概要を示す説明図、図３は射出成形システム１の射出成形機２０の動作を示す説明図、図４は射出成形システム１の、射出成形機２０と診断サーバ５０の情報の送受を示す説明図である。なお、図２において、上方から下方に向かう方向を時間の経過を示す方向とする。

射出成形システム１は、後述する複数の射出成形機２０と、射出成形機２０と通信回線１０を通して接続された診断サーバ５０とを備えている。

通信回線１０は、工場内の通信回線等である子通信回線１２と、インターネットやＬＡＮ、電話回線等の親通信回線１３と、子通信回線１２と親通信回線１３とを接続する中継機１１とを有している。

射出成形機２０は、異常が発生している可能性が診断された場合、射出成形機２０に係る情報（以下、「診断請求データ」と称する。）を、通信回線１０を通じて診断サーバ５０に送信し、異常の発生の有無、及び、対処方法の診断を要求する。診断サーバ５０は、射出成形システム１から送られた情報を診断し、異常が推定されれば、通信回線１０を通じて診断結果を返信する。

射出成形機２０には、射出、計量、型開閉、押出の動作を行う複数のモータを有するモータ部２１によって駆動する射出成形機本体２２と、射出成形機２０に係る射出条件、個別情報、ショット数、許容範囲、連続許容範囲、許容連続回数を入力し、かつ、診断サーバ５０から返信された診断結果を表示する入出力装置２３と、射出成形機本体２２の異常の可能性を判断する予備診断ユニット２４とを備えている。なお、許容範囲、連続許容範囲、許容連続回数は、異常発生の可能性の予備診断に用いられるパラメータである。すなわち、後述する測定値と後述する推定値との差が許容範囲を超える場合、及び、測定値と推定値との差が連続許容範囲を連続して超える回数が許容連続回数より多い場合、異常の可能性があるとの予備診断がされる。

また、射出条件は、単位時間毎の成形量や成形品の形状、及び、材料の計量、射出、金型の開閉、モータ部２１のモータの回転数、成形開始からの成形運転時間、射出する原材料の組成、射出成形機２０の発熱に関する機械仕様、射出速度、射出圧力等の条件を示している。また、個別情報は、射出成形機２０の整備の頻度、射出成形機本体２２の経時劣化、機械系等の情報を示している。

予備診断ユニット２４は、モータ部２１の負荷電流から、モータ部２１のモータの発熱量の測定値を取得する発熱量測定部２５と、射出条件からモータの発熱量の推定値を算出する発熱量推定部２６と、測定値と推定値とを比較する診断請求部２７とを有している。

診断請求部２７は測定値と推定値を比較し、両者の差が入出力装置２３に入力された許容範囲を超える場合、又は、許容連続回数以上の回数だけ連続して、推定値と測定値との差が連続許容範囲を超える場合は、診断請求データを診断サーバ５０に送信する機能を有している。なお、診断請求データには、射出条件、個別情報、測定値、推定値、及び、これらの測定値と推定値が得られた日時が含まれている。

診断サーバ５０は、親通信回線１３と接続された診断装置５１と、診断装置５１に接続された第１データベース（データベース）５２及び第２データベース（データベース）５３とを備えている。第１データベース５２には、診断サーバ５０に接続された複数の射出成形機から得られた射出条件、個別情報、測定値、推定値を含む過去の診断請求データが蓄積され、第２データベース５３には、診断請求データに応じた診断情報（診断結果）が蓄積されている。診断情報には、射出成形機２０の異常の有無、異常に対する対処方法等の情報が含まれる。なお、第１データベース５２には、正常運転時の診断請求データも蓄積されている。

すなわち、診断サーバ５０には過去の診断請求データと診断情報の相関情報が蓄積されている。

診断装置５１は、診断請求部２７から送信された診断請求データに基き、第１データベース５２及び第２データベース５３から相関情報を検索し、診断請求データを診断する機能を有している。すなわち、診断請求部２７より送信された診断請求データに該当する過去の診断請求データを第１データベース５２から取得し、この過去の診断請求データに応じた診断情報を第２データベースから取得する。取得された診断情報は通信回線１０を通して診断請求部２７に返信される。

なお、診断サーバ５０で相関情報の検索、及び、診断情報の返信がされた場合、又は、新たな診断請求データと診断情報との相関情報が得られた場合は、この相関情報は第１データベース５２及び第２データベース５３に蓄積される。

次に、射出成形システム１の予防保全工程について、図２に沿って説明する。

この予防保全工程では、最初に射出成形機２０の入出力装置２３に射出条件、個別情報、ショット数、許容範囲、連続許容範囲、許容連続回数が入力され（ＳＴ１）、射出条件に基き、モータ部２１が動作し、ショットが開始される（ＳＴ２）。

ショットが開始されると、測定値と推定値が取得され、この測定値と推定値とが比較される（ＳＴ３）。測定値と推定値との差が許容範囲内であり、かつ、測定値と推定値との差が連続許容範囲を連続して超える回数が許容連続回数以下である場合は、そのまま次のショットが開始される。測定値と推定値との差が許容範囲外である場合、又は、測定値と推定値との差が連続許容範囲を連続して超える回数が許容連続回数以上の場合は、診断請求データが診断サーバ５０の診断部５１に送信され（Ｙ１）、ショットが継続される。

診断部５１で診断請求データが受信されると、第１データベース５２及び第２データベース５３に対し、診断部５１から診断請求データに該当する過去の診断請求データ及び診断情報の検索が指令される（ＳＴ４，Ｙ２）。

診断部５１からの検索の指令が発せられると、第１データベース５２及び第２データベース５３に蓄積された情報の検索が開始される。第１データベース５２中に診断請求データに一致する過去の診断請求データが存在する場合は、この過去の診断請求データ及び、この過去の診断請求データに係る診断情報を該当データとする。データベース５２中に診断請求データに一致する過去の診断請求データが存在しない場合は、診断請求データに最も近い過去の診断請求データ及び、この過去の診断請求データに係る診断情報を、該当データとする（ＳＴ５）。

その後、該当データが診断部５１に伝達され（Ｙ３）、この該当データに係る診断情報が射出成形機２０に返信される（ＳＴ６，Ｙ４）。射出成形機２０に返信された診断情報が、表示を要するものであれば、入出力装置２３に表示される。

なお、上述した過去の診断請求データ及び診断情報は、診断サーバに接続された全ての射出成形機（例えば、射出成形機２）から送信された情報であり（ＳＴ８）、これらの射出成形機から新たに診断請求データ及び診断情報が得られる毎に、第１データベース５２及び第２データベース５３の更新がされる（ＳＴ９）。

次に、射出成形機２０の動作を図３に沿って説明する。

入出力装置２３に射出条件、個別情報、ショット数、許容範囲、連続許容範囲、許容連続回数が入力されると（ＳＴ２１）、この射出条件に従ってモータ部２１のモータが駆動し、射出成形が開始される。発熱量測定部２５では、モータの負荷電流及び通電時間からモータ発熱量の実測波形が検出され、測定値が取得される（ＳＴ２３）。発熱量推定部２６では、入力された射出条件からモータ発熱量の推定波形が算出され、推定値が取得される（ＳＴ２４）。

診断請求部２７では、測定値と推定値の比較がされ（ＳＴ２５）、測定値と推定値との差が許容範囲内か否か、及び、測定値と推定値との差が連続許容範囲を超える回数が許容連続回数以上か否かの判定（予備診断）がされる（ＳＴ２６）。測定値と推定値の差が許容範囲外、又は、連続して測定値が推定値を超える回数が許容連続回数以上である場合は、通信回線１０を通じて診断サーバ５０に診断請求データが通知される（ＳＴ２７）。なお、診断請求データを診断サーバ５０に通知する場合であっても、射出成形は継続される。

その後、ショットが終了し（ＳＴ２８）、ショットの回数がＳＴ２１にて入力したショット数に達した場合は射出成形が終了する。ショットの回数がＳＴ２１にて入力したショット数に満たない場合は、次のショットが開始され、射出成形が継続される（ＳＴ２９）。

図３中ＳＴ２７では、図４に示すように情報の送受がされる。

診断請求部２７において、測定値と推定値の差が許容範囲外、又は、測定値と推定値との差が連続許容範囲を超える回数が許容連続回数以上と判定されると、診断請求データが整理され（ＳＴ３１）、通信回線１０を通して診断サーバ５０に通知される（ＳＴ３２）。なお、診断請求データが診断サーバ５０に通知された後も、射出成形は継続される（Ｒｔ１）。

診断サーバ５０では、診断請求部２７から送信された診断請求データについて診断がされ、診断請求部２７に診断情報が返信される。

診断請求部２７に返信された診断情報は、表示の要否について判定がされる（ＳＴ３４）。表示の必要が有ると判定されれば、入出力装置２３に診断情報が表示される（ＳＴ３５）。

入出力装置２３に表示される診断情報は、後述する第３対処方法のような、追加情報を依頼する表示もあり、この場合、追加情報を回答する必要がある（ＳＴ３６）。この場合は、表示に応じて追加情報が入力され（ＳＴ３７）、この追加情報が診断サーバ５０に通知される（ＳＴ３８）。

その後、追加情報についても診断サーバ５０にて診断がされ、上述したＳＴ３３からＳＴ３６までの手順が繰り返される。

診断サーバ５０から返信される診断情報は、診断請求データによって様々であるが、例えば次の４つの対処方法が返信される。

診断情報に係る対処方法の第１の例（以下、「第１対処方法」と称する。）は、射出成形機２０の運転に支障が生じる程度の異常が検知された場合の対処方法である。この場合、異常が検知された旨の警告メッセージが返信される。また、緊急を要する場合もあることから、射出成形システム１の製造業者等の保守管理拠点にも通知がされる。

診断情報に係る対処方法の第２の例（以下、「第２対処方法」と称する。）は、射出成形機２０の運転に支障は無いものの、射出動作中に過負荷が検知された場合である。例えば、押出動作に過負荷が検知された場合、摺動抵抗の増大を推測し、給脂の確認を依頼する旨の返信が診断サーバ５０から発せられる。これにより、保守管理の遅れにより異常に発展することを未然に防ぐことが可能である。

診断情報に係る対処方法の第３の例（以下、「第３対処方法」と称する。）は、追加情報を依頼する場合である。すなわち、異常の可能性を推定したものの、正常な状態の可能性があるため、異常と判断した部分の詳細情報を依頼する場合である。例えば、計量動作に過負荷が生じた場合、再生材料を使ったために過負荷が発生した可能性があり、追加情報の依頼をする。診断サーバ５０はこれらの追加情報についても診断をすることで、誤って異常の判定がされることを防止し、予防保全の精度を上げることが可能である。

この場合、入出力装置２３において追加情報の依頼がされ、入力された追加情報は診断サーバ５０に通知される。

診断情報に係る対処方法の第４の例（以下、「第４対処方法」と称する。）は、診断サーバでは異常と判断できない程度の過負荷であったため、今後の過負荷の発生状況、頻度を観察する場合である。この場合、入出力装置２３への表示を要しないとの回答となる。

本実施の形態に係る射出成形システム１によれば、上述した第１対処方法に示されるように、異常が検知された場合、通信回線１０を通して射出成形機２０に表示され、保守管理拠点にも通知がされることから、異常の発生に速やかに対応することが可能である。

上述した第２対処方法に示されるように、保守点検の必要性が検知された場合も、射出成形機２０に保守点検の必要性を伝達、表示することで、異常に発展することを未然に防ぐことができ、異常の発生による生産ラインの停止、生産計画の狂いを防止することが可能となる。

上述した第３対処方法に示されるように、異常発生の可能性が有ると診断された場合であっても、実際には正常に動作している場合がある。本実施の形態では、このような場合についても追加情報を求め、診断を行うことで、誤って異常と診断することによる生産ラインの停止を防止することが可能となる。

更に、診断請求データと診断情報の相関情報は、図２中ＳＴ８，９に示されるように、診断サーバ５０に診断請求データが送信される毎に更新される。よって、常に最新の相関情報を得ることができ、正確な異常の診断が可能である。

上述したように、本発明に係る射出成形システム１及び射出成形システム１の予防保全方法によれば、射出成形機２０の情報を診断することで、異常の発生を推定・予防すると共に、誤って異常の診断がされることを防ぎ、不測の生産停止を防止することが可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、射出成形機の射出条件と個別情報とを一緒に診断サーバに送信する場合について説明したが、射出条件と個別情報を別々に送信する場合にも同様に適用できる。また、測定値と推定値の比較は、射出成形機側で行われる場合には限られず、診断サーバで両者の比較を行う場合にも適用できる。制御対象である射出成形機については、上述の実施例のように、複数の射出成形機が電気通信回線で診断サーバと接続されている場合に限られず、１つの射出成形機のみと接続されている場合であっても本発明を適用できるのは勿論である。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

１…射出成形システム、１０…通信回線、２０…射出成形機、２１…モータ、２２…射出成形機本体、２３…入出力装置、２４…予備診断ユニット、５０…診断サーバ、５１…診断部、５２…第１データベース、５３…第２データベース。

Claims (8)

1. 射出成形機と、
   前記射出成形機を駆動するモータと、
   前記射出成形機に通信回線で接続されている診断サーバと、
   前記モータの発熱量の測定値を取得する発熱量測定部、前記射出成形機の単位時間毎の成形量、成形品の形状を含む射出条件、成形時間から前記発熱量の推定値を算出する発熱量推定部、前記測定値と前記推定値を比較し、前記測定値と前記推定値との差が許容範囲を超える場合、前記測定値、前記推定値、及び、射出条件を具備する診断請求データを前記診断サーバに伝達する診断請求部を具備する予備診断ユニットと、
   前記診断サーバに設けられ、前記射出成形機から得られたデータが蓄積されたデータベースを有し、前記診断請求データが伝達された際に、前記データベースに蓄積されたデータと前記診断請求データを比較し、異常の有無を診断する診断部と、
   前記診断部から得られた診断結果を通知する診断結果通知部とを備えることを特徴とする射出成形システムの予防保全装置。
2. 前記射出条件は、成形開始からの成形運転時間、原材料の組成、前記射出成形機の発熱に関する機械仕様、射出速度、射出圧力を有することを特徴とする請求項１に記載の射出成形システムの予防保全装置。
3. 前記データベースに蓄積されたデータは、前記射出成形機が正常運転している際の前記測定値、前記推定値、前記射出条件と、これらの前記測定値、前記推定値、前記射出条件が得られた日時を有することを特徴とする請求項１に記載の射出成形システムの予防保全装置。
4. 前記診断部に設けられ、前記診断請求データと、前記診断部における判定結果との相関情報を前記データベースに蓄積する更新部を備えることを特徴とする請求項１に記載の射出成形システムの予防保全装置。
5. 射出成形機を有する射出成形システムを保全する射出成形システムの予防保全方法において、
   前記射出成形機を駆動するモータの発熱量の測定値を取得する発熱量測定工程と、
   少なくとも単位時間毎の成形量、成形品の形状を含む前記射出成形機の射出条件から前記発熱量の推定値を算出する発熱量推定工程と、
   前記測定値と前記推定値を比較する予備診断工程と、
   前記予備診断工程において、前記測定値と前記推定値との差が許容範囲を超える場合、前記測定値、前記推定値、及び、射出条件を具備する診断請求データを、前記射出成形機から得られたデータが蓄積されたデータベースを有する診断部に伝達する診断請求工程と、
   前記診断部に伝達された診断請求データと、前記データベースに蓄積されたデータとを比較して、異常の有無を判定する診断工程と、
   この判定結果を通知する診断結果通知工程とを備えることを特徴とする射出成形システムの予防保全方法。
6. 前記射出条件は、成形開始からの成形運転時間、原材料の組成、前記射出成形機の発熱に関する機械仕様、射出速度、射出圧力を有することを特徴とする請求項５に記載の射出成形システムの予防保全方法。
7. 前記データベースに蓄積されたデータは、前記射出成形機が正常運転している際の前記測定値、前記推定値、前記射出条件と、これらの前記測定値、前記推定値、前記射出条件が得られた日時を有することを特徴とする請求項５に記載の射出成形システムの予防保全方法。
8. 前記診断工程の後に、前記診断請求データと、前記診断工程における判定結果とを前記データベースに蓄積する更新工程を備えることを特徴とする請求項５に記載の射出成形システムの予防保全方法。

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