(57)【要約】【課題】スクリューの交換時期を精度良く予測して、適切なタイミングでスクリューを交換することのできるスクリューの交換時期の予測方法、スクリュー交換時期予測装置を提供することを目的とする。【解決手段】次回の点検時におけるスクリュー１２の摩耗量ｈｎ＋１を求め、それが、予め設定された摩耗限界量ｈｍａｘに到達するか否か（ｈｍａｘ＞ｈｎ＋１）を判定する。次回の点検時におけるスクリュー１２の摩耗量ｈｎ＋１が摩耗限界量ｈｍａｘに到達する場合、次回点検時までにスクリュー１２の交換が必要であるので、交換用のスクリュー１２の準備が必要なことを示す情報を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機のコントローラに接続されたスクリュー交換時期予測装置において、前記射出成形機のスクリューの交換時期を予測する方法であって、
時期を隔てて複数回の前記スクリューの点検を行い、点検のたびに、
前記コントローラに記憶された前記スクリューにおける射出ショット数のデータを読み出すデータ読み出しステップと、
前記射出ショット数のデータに基づき、前記スクリューの摩耗量が、交換の必要な摩耗限界量に到達する時期を予測する時期予測ステップと、
予測された前記時期が、次回点検を行う時期よりも早いときには、次回点検よりも前に前記スクリューの交換が必要であることを示す情報を出力する情報出力ステップと、
を実行することを特徴とするスクリューの交換時期の予測方法。
【請求項２】
前記時期予測ステップでは、前記射出成形機で射出している樹脂の種類に応じ、前記スクリューの摩耗量が、交換の必要な摩耗限界量に到達する時期の予測値を、前記樹脂の種類に応じて設定された係数により補正することを特徴とする請求項１に記載のスクリューの交換時期の予測方法。
【請求項３】
前記時期予測ステップでは、前記射出成形機における射出圧力に応じ、前記スクリューの摩耗量が、交換の必要な摩耗限界量に到達する時期の予測値を補正することを特徴とする請求項１または２に記載のスクリューの交換時期の予測方法。
【請求項４】
初回に前記スクリューを点検したときに、前記スクリューの摩耗量を実際に計測し、その時点での射出ショット数とともに前記スクリュー交換時期予測装置に入力しておき、
前記時期予測ステップでは、前記初回の点検時における前記射出ショット数と前記摩耗量の計測値とに基づき、今回点検を行ったときの前記スクリューの摩耗量を算出し、摩耗限界量に到達する時期を予測することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のスクリューの交換時期の予測方法。
【請求項５】
前回の点検から今回の点検時までの前記射出ショット数と、前々回の点検から前回の点検時までの前記射出ショット数との比に基づき、次回点検を行う時点において到達する前記射出ショット数を予測し、
予測した当該射出ショット数と、前記時期予測ステップで予測された前記摩耗限界量に到達する時期とに基づき、予測された前記摩耗限界量に到達する時期が、次回点検を行う時期よりも早いときには、次回点検よりも前に前記スクリューの交換が必要であることを示す情報を出力す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スクリューの交換時期の予測方法。
【請求項６】
今回の点検時における前記射出ショット数が、前回以前の点検時において前記時期予測ステップで予測された前記摩耗限界量に到達するときの射出ショット数を上回っているときには、警告情報を出力することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のスクリューの交換時期の予測方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のスクリューの交換時期の予測方法に用いるスクリュー交換時期予測装置であって、
前記射出成形機のコントローラに接続される接続部と、
前記接続部を前記コントローラに接続し、当該コントローラに記憶された前記スクリューにおける射出ショット数のデータを読み出し、前記射出ショット数のデータに基づき、前記スクリューの摩耗量が、交換の必要な摩耗限界量に到達する時期を予測する時期予測部と、
予測された前記時期が、次回点検を行う時期よりも早いときには、次回点検よりも前に前記スクリューの交換が必要であることを示す情報を出力する情報出力部と、
を備えることを特徴とするスクリュー交換時期予測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機のスクリューの交換時期の予測方法、スクリュー交換時期予測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機は、シリンダ内の樹脂をスクリューで押し出して金型内に射出することで、所望の形状の成形品を得る。
ここで、スクリューは、射出する樹脂との摩擦により摩耗する。すると、スクリューとシリンダとのクリアランスが大きくなり、射出時に樹脂が逆流し、金型内への所定量の充填が確実に行えなくなる可能性がある。このため、適切なタイミングで、スクリューを交換する必要がある。
【０００３】
そこで、スクリューの総回転数を、予め設定した設定値と比較することで、スクリューが交換時期に達したことを知らせる提案がなされていた（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２６３０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スクリューは、メーカ等にも、交換用部品が常に在庫されているとは限らず、交換時期に達したからといって、即座に交換が行えない可能性がある。
また、スクリューの摩耗度合いは、射出する樹脂の種類、射出圧力等に応じて異なる。したがって、スクリューの総回転数でスクリューの交換時期を把握しようとした場合、想定以上にスクリューの摩耗が進んでいることもある。このため、さらに精度良くスクリューの交換時期を予測できるのが好ましい。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、スクリューの交換時期を精度良く予測して、適切なタイミングでスクリューを交換することのできるスクリューの交換時期の予測方法、スクリュー交換時期予測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的のもと、本発明のスクリューの交換時期の予測方法は、射出成形機のコントローラに接続されたスクリュー交換時期予測装置において、射出成形機のスクリューの交換時期を予測する方法であって、時期を隔てて複数回のスクリューの点検を行い、点検のたびに、コントローラに記憶された、その時点でのスクリューにおける射出ショット数のデータを読み出すデータ読み出しステップと、射出ショット数のデータに基づき、スクリューの摩耗量が、交換の必要な摩耗限界量に到達する時期を予測する時期予測ステップと、予測された時期が、次回点検を行う時期よりも早いときには、次回点検よりも前にスクリューの交換が必要であることを示す情報を出力する情報出力ステップと、を実行することを特徴とする。
このようにして、スクリューの摩耗量が交換の必要な摩耗限界量に到達する時期を予測し、その時期が次回点検を行う時期よりも早いときには、次回点検よりも前にスクリューの交換が必要であることを示す情報を出力することで、交換用のスクリューを予め用意しておくことができ、スクリューの摩耗状況に応じて適切なタイミングでスクリューの交換が行える。
【０００７】
時期予測ステップでは、射出成形機で射出している樹脂の種類に応じ、スクリューの摩耗量が交換の必要な摩耗限界量に到達する時期の予測値を、樹脂の種類に応じて設定された係数により補正する。これにより、樹脂に添加された、ガラス繊維、炭素繊維等の材料に応じ、スクリューの摩耗量をより高精度に予測することができる。
【０００８】
また、時期予測ステップでは、射出成形機における射出圧力に応じ、スクリューの摩耗量が交換の必要な摩耗限界量に到達する時期の予測値を補正することもできる。
【０００９】
初回にスクリューを点検したときに、スクリューの摩耗量を実際に計測し、その時点での射出ショット数とともにスクリュー交換時期予測装置に入力しておき、時期予測ステップでは、初回の点検時における射出ショット数と摩耗量の計測値とに基づき、１ショット当たりの摩耗量を得る。そして、これに基づいて、今回点検を行ったときの射出ショット数から現時点でのスクリューの摩耗量を算出し、摩耗限界量に到達する時期を予測することもできる。
【００１０】
前回の点検から今回の点検時までの射出ショット数と、前々回の点検から前回の点検時までの射出ショット数との比に基づき、次回点検を行う時点において到達する射出ショット数を予測し、予測した当該射出ショット数と、時期予測ステップで予測された摩耗限界量に到達する時期とに基づき、予測された摩耗限界量に到達する時期が、次回点検を行う時期よりも早いときには、次回点検よりも前にスクリューの交換が必要であることを示す情報を出力することもできる。
【００１１】
今回の点検時における射出ショット数が、前回以前の点検時において時期予測ステップで予測された摩耗限界量に到達するときの射出ショット数を上回っているときには、警告情報を出力することもできる。これにより、例えば、射出成形機のユーザ側で、スクリューを社外品等に交換している場合にも、これを警告情報により把握することができる。
【００１２】
本発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載のスクリューの交換時期の予測方法に用いるスクリュー交換時期予測装置であって、射出成形機のコントローラに接続される接続部と、接続部をコントローラに接続し、当該コントローラに記憶されたスクリューにおける射出ショット数のデータを読み出し、射出ショット数のデータに基づき、スクリューの摩耗量が交換の必要な摩耗限界量に到達する時期を予測する時期予測部と、予測された時期が、次回点検を行う時期よりも早いときには、次回点検よりも前にスクリューの交換が必要であることを示す情報を出力する情報出力部と、を備えることを特徴とすることもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スクリューの摩耗量が交換の必要な摩耗限界量に到達する時期を予測することで、スクリューの摩耗状況に応じて適切なタイミングでスクリューの交換が行える。
このとき、射出成形機で射出している樹脂の種類や、射出圧力等に応じ、スクリューの摩耗量について補正することで、より適切なタイミングでスクリューの交換が行える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態における射出成形機の概略構成を示す図である。
【図２】スクリュー交換時期予測装置の構成を示す図である。
【図３】スクリュー交換時期予測装置における処理の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、射出成形機１００の基本的な概略構成を示す。
図１に示すように、射出成形機１００は、基台２に固定された固定型盤３と、固定型盤３に対向して設けられ、基台２に沿って固定型盤３に接近・離間する方向に移動可能な移動型盤４と、移動型盤４を固定型盤３に接近・離間させる型締め機構５と、を備えている。
固定型盤３、移動型盤４には、固定側金型６、移動側金型７が設けられている。
型締め機構５は、油圧シリンダ８と、タイバー９とを備えている。
【００１６】
固定側金型６には、射出ユニット１０が備えられている。固定側金型６には、樹脂入り口１５が形成され、射出ユニット１０のノズルは、樹脂入り口１５に押し当てられて設けられている。
射出ユニット１０は、シリンダ１１内にスクリュー１２が回転自在に設けられており、サーボモータ１３を有した駆動機構により、スクリュー１２が回転駆動され、シリンダ１１内の樹脂の回転送り出しと可塑化を行う。
【００１７】
射出ユニット１０は、固定側金型６と移動側金型７が型締め機構５により型締されることによって形成された金型キャビティの中に溶融樹脂を射出する。成形品が冷却固化した後は、移動側金型７は固定側金型６との型締結合を解き、固定側金型６から離れて型開きし、成形品を取出すようになっている。
【００１８】
このような射出成形機１００は、その動作を制御するコントローラ２０を備えている。コントローラ２０は、予め設定されたコンピュータプログラムに基づいて、射出成形機１００の各部の動作を制御することにより、成形品の成形、取出しを自動的に行う。
このとき、コントローラ２０においては、射出成形機１００の運転時間（スクリュー１２の回転動作を行っている時間の累積）ｔ、ショット数（成形品の成形回数）Ｓ、射出時の樹脂の圧力Ｐ、射出速度ｖ、スクリュー１２の回転数Ｒ、等の情報をモニタリングし、そのモニタリング結果を、メモリ等の記憶媒体に記憶させておく。
【００１９】
さて、射出成形機１００のスクリュー１２の交換時期予測を行うには、交換時期予測装置３０をコネクタ等の接続部３５によりコントローラ２０に接続する。接続部３５としては、コントローラ２０に直接接続するコネクタに限らず、交換時期予測装置３０とコントローラ２０を、それぞれインターネットやＬＡＮ等の各種ネットワークに接続し、このネットワークを介して接続を行うためのインターフェイスとすることもできる。
【００２０】
交換時期予測装置３０は、いわゆるコンピュータ装置を用いることができ、予めインストールされたコンピュータプログラムに基づき、コンピュータ装置のＣＰＵやメモリが協働することで、スクリュー１２の交換時期を予測するための処理を自動的に実行する。
交換時期予測装置３０を機能的に捉えると、コントローラ２０からデータを読み出すためにコントローラに接続される接続部３５と、接続部３５によりコントローラ２０から読み出したモニタリング結果のデータを記憶するデータ記憶部３１と、スクリュー１２の交換時期の予測に必要な係数等の情報が格納される予測情報格納部３２と、後に詳述するような処理を実行することでスクリュー１２の交換時期を予測する交換時期予測処理部（時期予測部）３３と、交換時期予測処理部３３での処理結果の情報を出力するモニタ等の情報出力部３４と、を備える。
【００２１】
交換時期予測処理部３３は、交換時期予測装置３０をコントローラ２０に接続したときに、前記の記憶媒体に記憶されたモニタリング結果のデータを読み出し、データ記憶部３１に一時的に記憶させる（ステップＳ１０１）。
【００２２】
そして、交換時期予測処理部３３は、射出成形機１００の運転時間ｔ、射出速度ｖ、射出時の樹脂の圧力Ｐと、射出成形機１００で用いていた原料に基づく係数ｋとから、スクリュー１２の摩耗量ｈを算出する（ステップＳ１０２）。
摩耗量ｈは、下式から求めることができる。
ｈ＝ｋ・Ｐ・Ｌ
ただし、Ｌは、スクリュー１２におけるすべり距離であり、射出速度ｖと運転時間ｔとの積（Ｌ＝ｖ・ｔ）である。
【００２３】
ここで、射出成形機１００の運転時間ｔ、射出速度ｖ、射出時の樹脂の圧力Ｐは、データ記憶部３１に格納されたモニタリング結果のデータから引き出す。
また、係数ｋは、射出成形機１００で射出に用いていた原料を、事前に射出成形機１００のユーザから聞き出し、その原料に応じた係数ｋを交換時期予測装置３０の操作者が外部から入力する。もちろん、射出成形機１００側で、射出に用いている原料の種類を認識しておき、その認識データをコントローラ２０から交換時期予測装置３０に転送し、これを用いることもできる。係数ｋとしては、例えば、原料に増量剤としてガラスファイバーが混入されている場合には、ｋ＝２、カーボンファイバーが混入されている場合には、ｋ＝１．５、タルク（ＴｉＯ２）粒子が混入されている場合には、ｋ＝０．８、増量剤が投入されていない場合にはｋ＝１．０といったように設定される。
これにより、使用している樹脂に応じて、摩耗量ｈを補正することができる。
【００２４】
次いで、交換時期予測装置３０では、さらに、ショット数Ｓをデータ記憶部３１に格納されたモニタリング結果のデータから引き出し、スクリュー１２の交換時期を予測する（ステップＳ１０３）。なお、スクリュー１２の交換時期予測は、射出成形機１００の各部の点検時等に、スクリュー１２の寿命よりも十分に短い期間、例えば１年ごとを隔てて定期的に行うものとする。ここで、スクリュー１２を使い始めてからの点検回数をｎで示す。
まず、次回の点検時におけるスクリュー１２の摩耗量を予測する。
例えば、スクリュー１２の交換時期予測を、１年ごとに行う場合、まず、交換時期予測部３０においては、初回（点検回数ｎ＝１）に点検を行ったときに、その時点でのショット数Ｓ１と、摩耗量ｈ１とから、１ショットあたりの摩耗量ｈ１／Ｓ１を求める。そして、次回の点検時（点検回数ｎ＋１）におけるショット数Ｓｎ＋１の予測値から、次回の点検時におけるスクリュー１２の摩耗量ｈｎ＋１を求める。
ｈｎ＋１＝ｈ１／Ｓ１×Ｓｎ＋１
【００２５】
ここで次回の点検時におけるショット数Ｓｎ＋１は、前回点検時から今回点検時までのショット数と、前々回から前回までのショット数との比に基づき、
Ｓｎ＋１＝（Ｓｎ−Ｓｎ−１）×｛（Ｓｎ−Ｓｎ−１）／（Ｓｎ−１−Ｓｎ−２）｝
と求めることができる。
これにより、生産量の動向の推移がある場合にも、前回点検時から今回点検時までのショット数と、前々回から前回までのショット数と、同等の比率で、次回点検時までに生産量が変動しても、生産量の推移に応じた予測を行える。
【００２６】
そして、次回の点検時におけるスクリュー１２の摩耗量ｈｎ＋１が、予め設定された摩耗限界量ｈｍａｘに到達するか否か（ｈｍａｘ＞ｈｎ＋１）を予測する（ステップＳ１０４）。
その結果、次回の点検時におけるスクリュー１２の摩耗量ｈｎ＋１が摩耗限界量ｈｍａｘに到達しなければ、次回点検時までにスクリュー１２の交換は不要であるので、処理を終了する。
【００２７】
一方、次回の点検時におけるスクリュー１２の摩耗量ｈｎ＋１が摩耗限界量ｈｍａｘに到達した場合には、次回点検時までにスクリュー１２の交換が必要であるので、交換用のスクリュー１２の準備が必要なことを示す情報を、文字情報、音声情報、シグナル情報等の各種情報により、情報出力部３４にて出力する（ステップＳ１０５）。
【００２８】
交換用のスクリュー１２の準備が必要なことを示す情報が出力された場合、交換時期予測装置３０の操作者は、スクリュー１２の提供者（メーカ）に交換用のスクリュー１２の手配を行う。これにより、次回点検時までの間の適宜タイミングにおいて、スクリュー１２のショット数Ｓに基づき、スクリュー１２の摩耗量が摩耗限界量に到達した場合には、スクリュー１２の交換を行う。その際には、交換用のスクリュー１２を準備しておくことができ、タイムリーにロスなくスクリュー１２の交換を行える。
そして、スクリュー１２の交換後、ショット数Ｓをリセットし、新たに交換したスクリュー１２において、改めてショット数Ｓを累積カウントしていく。
【００２９】
本発明においては、交換時期予測装置３０を、射出成形機１００のメーカ側（メーカやメンテナンス担当会社、メーカの特約店等の販売会社）が用いることを想定している。
このような場合、今回点検時におけるスクリュー１２の摩耗量ｈｎ＋１が摩耗限界量ｈｍａｘを越えていることが判明した場合、または今回の点検時における射出ショット数Ｓｎが、前回以前の点検時において予測された摩耗限界量ｈｍａｘに到達するときの射出ショット数を上回っている場合には、スクリュー１２を既に交換している可能性がある。つまり、メーカ側がスクリュー１２を交換したことを把握していれば、今回点検時におけるスクリュー１２の摩耗量ｈｎ＋１が摩耗限界量ｈｍａｘを越える前に、スクリュー１２の手配・交換を行っているはずであり、これを把握することができる。例えば、ユーザ側が、純正品以外のスクリュー１２を用いて交換を行ったような場合のみ、今回点検時におけるスクリュー１２の摩耗量ｈｎ＋１が摩耗限界量ｈｍａｘを越える。
そのような場合、メーカ側で、純正品以外のスクリュー１２をユーザが使用していることを把握することができ、製品保証等の観点から、純正品利用をユーザに勧めることが可能となる。
【００３０】
なお、上記実施形態において、次回の点検時におけるスクリュー１２の摩耗量ｈｎ＋１を予測するようにしたが、その具体的手法は、適宜変更することが可能である。
また、本実施形態において、射出成形機１００の構成については、あくまでも基本的な構成を示したに過ぎず、適宜の構成の射出成形機１００にも本発明を適用できるのは言うまでもない。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の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することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１００…射出成形機、１１…シリンダ、１２…スクリュー、２０…コントローラ、３０…交換時期予測装置、３１…データ記憶部、３２…予測情報格納部、３３…交換時期予測処理部（時期予測部）、３４…情報出力部、３５…接続部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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