JP2003039519A

JP2003039519A - 射出成形機におけるモニタリング方法

Info

Publication number: JP2003039519A
Application number: JP2002141469A
Authority: JP
Inventors: Akira Yoshinaga; 晃吉永; Makoto Nishizawa; 誠西沢; Fumiyuki Kato; 文行加藤; Jun Koike; 純小池; Hiroshi Katsuta; 弘勝田
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】射出成形機において、品質管理用の操業デー
タに大きなうねり状の変化が現われる場合にも、良品を
誤って不良品と判定するおそれが少ないモニタリング方
法を提供する。【解決手段】品質管理用の操業データが得られた度
に、予め設定されたデータ個数についての最新の移動平
均値を算出する。この移動平均値に対する前記得られた
操業データの偏差が、予め設定された許容限界を超えた
ときにアラームを発する。射出成形機において、例え
ば、計量時間、充填時間、クッション量などの操業デー
タの監視にこの方法を用いれば、良品・不良品について
の判定の精度を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機におけ
る品質管理用の操業データのモニタリング方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】図２に、油圧式射出成形機の射出ユニッ
ト部分の概略構成を示す。図中、１は金型、３は加熱バ
レル、５はスクリュ、７は射出用の油圧シリンダを表
す。

【０００３】加熱バレル３は、その先端（図では左端）
に設けられたノズル４を介して、金型１の背面に接続さ
れる。加熱バレル３の内部にはスクリュ５が組み込まれ
ている。スクリュ５の後端部には射出用の油圧シリンダ
７が接続されている。加熱バレル３の後端部の近傍には
ホッパ６が接続されている。

【０００４】計量の際、計量用のサーボモータ（図示せ
ず）を用いてスクリュ５を加熱バレル３内で順方向に回
転させて、樹脂をホッパ６から加熱バレル３内に導入す
る。導入された樹脂は、加熱及び攪拌されながら溶融さ
れてスクリュ５の前方（図では左方向）へ送られ、加熱
バレル３の先端側に蓄えられる。これに伴い、溶融樹脂
の圧力によってスクリュ５が次第に後退し、溶融樹脂が
加熱バレル３内に蓄えられる。加熱バレル３内に所定量
の溶融樹脂が貯えられた後、油圧シリンダ７を用いてス
クリュ５を前進させる。これによって、溶融樹脂が金型
１内に充填される。

【０００５】従来、射出成形機における品質管理用の操
業データのモニタリングは、以下のように行われてい
た。即ち、操業データ（例えば、計量時間、充填時間、
クッション量、計量圧力、充填圧力、ピーク圧力など）
について、予め基準値及び基準値からの偏差の許容限界
を設定する。実際の操業データが得られた度に基準値に
対する操業データの偏差を算出し、この偏差の値が許容
限界を超えた場合にはアラームを発し、それによって、
製品に異常が発生した可能性があることをオペレータに
知らせる。

【０００６】ここで、計量時間とは、加熱バレル３内に
所定量の溶融樹脂を導入するために要する時間である。
充填時間とは、加熱バレル３から金型１内への溶融樹脂
の射出を開始してから、保圧ステップに移行するまでの
時間である。クッション量とは、保圧ステップにおいて
加熱バレル３内でスクリュ５（またはプランジャ）が前
進する距離である。なお、保圧ステップでは、金型１内
に溶融樹脂を充填した後の溶融樹脂の凝固に伴う収縮を
補うべく、加熱バレル３内でスクリュ５を前進させる。
計量圧力とは、溶融樹脂をチャージする際の加熱バレル
３内の圧力、または、その際のスクリュ５の背圧（即
ち、油圧シリンダ７の圧力）である。充填圧力とは、射
出ユニットから金型１内に溶融樹脂を射出する際の加熱
バレル３内の圧力、または、その際のスクリュ５の背圧
である。ピーク圧力とは、一回の射出動作中における上
記充填圧力の瞬間最大値である。

【０００７】なお、上記の基準値及び偏差の許容限界は
固定値であり、一度設定されると、次にオペレータがそ
の値を変更するまで、一定の値で保たれる。

【０００８】上記の基準値は、従来、次のような方法で
設定されていた。

【０００９】（ａ）オペレータが、操作盤の設定画面
に基準値を直接入力する。この方法は、過去に生産実績
がある製品を生産する際、前回の基準値が分っている場
合などに採用される。

【００１０】（ｂ）試験生産を行い、安定して良品が
製造できる状態になった時点で、品質管理用の操業デー
タの平均値（または、最新値）を基準値として設定す
る。この方法は、概略の条件出しが終わった後、適当な
数の生産を行い、その条件が適切かどうかを検証しなが
ら基準値を決めて行く場合などに採用される。

【００１１】また、上記の偏差の許容限界は、従来、次
のような方法で設定されていた。

【００１２】（ａ）オペレータが、操作盤の設定画面
に基準値を直接入力する。この方法は、過去に生産実績
がある製品を生産する際、前回の基準値が分っている場
合などに採用される。

【００１３】（ｂ）操作盤内（操作盤の記憶装置）に
偏差の許容限界の推奨値が予め格納されている場合に
は、オペレータが上記推奨値を呼び出すためのプッシュ
ボタンを押す。これによって、操作盤内で上記推奨値が
偏差の許容限界として設定される。

【００１４】なお、操作盤内に上記推奨値が格納されて
いる状態には、下記二種類の状態がある。

【００１５】（ｂ−１）上記推奨値が可変パラメータ
として格納されている場合：上記推奨値は、操作盤内に
可変パラメータとして格納されていて、制御プログラム
の中に固定値としてコーディングされてはいない。この
場合、オペレータが可変パラメータを自由に変更するこ
とは通常困難である。しかし、装置メーカーのサービス
担当者は、操作盤をパラメータ設定モードに切り替える
ことによって、制御プログラムを書き換えることなく、
上記推奨値を変更することができる。

【００１６】（ｂ−２）制御プログラムの中に固定値
としてコーディングされている場合：制御プログラムを
書き換えなければ、上記推奨値の変更はできない。従っ
て、オペレータが自由に変更することはできない。ま
た、装置メーカーのサービス担当者にとっても制御プロ
グラムの書き換えは必ずしも容易ではない。

【００１７】（従来技術の問題点）射出成形機におい
て、品質管理用の操業データの監視をする際、突発的な
異常を検知し、そのような異常が発生したときの製品の
みを不良品と判定することが望ましい。しかし、外気温
度や冷却水温度などの影響を受けて、金型や射出ユニッ
トの温度などに大きなうねり状の変動が発生したときに
も、操業データが変動する。

【００１８】例えば、金型の温度が上昇すると金型内で
の樹脂の流動性が高まるので、より多くの樹脂が金型内
に充填され、クッション量が変動する。射出ユニットの
温度が上昇すると、結晶性樹脂では樹脂の溶融が早ま
り、計量時間が短くなる傾向がある。これに対して、非
結晶性樹脂では樹脂の溶融が早まり、フィードゾーン
（加熱バレル３内でホッパ６の接続部に近い部分（図
２））から溶融が始まる。このため、スクリュと樹脂と
の間の摩擦力が減少して樹脂を送り出す力が弱くなり、
計量時間が長くなる傾向がある。

【００１９】このように、品質管理用の操業データが外
乱因子の影響を受けて変動し、予め設定されている許容
範囲から外れたときにも、そのときの製品が不良品と判
定されることがある。しかし、そのような原因によって
不良品と判定された製品は、実際には良品の仕様を満足
している場合もある。即ち、良品であるにも拘わらず不
良品として判定されるという問題がある。特に、操業デ
ータが一定の傾向の増加または減少を示すような場合に
は、あるいは、大きなうねり状の変動を示す場合には、
操業データを監視する際の基準値が固定されたままであ
ると、製品が実際には良品であるにも拘わらず、操業デ
ータから不良品と判定されてしまうことも少なくない。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、射出成形機
における品質管理用の操業データの従来のモニタリング
方法についての、以上のような問題点に鑑み成されたも
のである。本発明の目的は、品質管理用の操業データに
大きなうねり状の変動が現われる場合にも、誤って良品
を不良品と判定するおそれが少ないモニタリング方法を
提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の射出成形機にお
けるモニタリング方法は、品質管理用の操業データのモ
ニタリング方法であって、品質管理用の操業データが得
られた度に、予め設定されたデータ個数についての最新
の移動平均値を算出し、この移動平均値に対する前記得
られた操業データの偏差が、予め設定された許容限界を
超えたときにアラームを発することを特徴とする。

【００２２】好ましくは、前記移動平均値を算出する
際、過去の操業データの中で前記許容限界を超えたデー
タを除外して計算を行う。

【００２３】また、本発明による射出成形機は、上記方
法に基づいて品質管理用の操業データの監視をするモニ
タリング機能を備える。

【００２４】本発明のモニタリング方法によれば、実測
された品質管理用の操業データを用いて製品の「良」・
「不良」について判定する際、最新の移動平均値に対す
る偏差に基づいてその判定を行う。このため、比較的長
周期の環境条件の変化の影響を取り除くことができる。
従って、射出成形機に突発的な異常が発生したときのみ
に、その影響を受けた製品を「不良品」として判定する
ことができる。

【００２５】本発明のモニタリング方法によれば、良品
を誤って不良品と判定する可能性を減らすことができる
ので、良品歩留りを高め、製造コストを引き下げること
ができる。また、操業データから不良品と判定された製
品の再検査の手間が少なくなるので、生産効率を改善す
ることができる。

【００２６】射出成形機において、例えば、計量時間、
充填時間、クッション量などの操業データの監視に本発
明の方法を用いれば、良品・不良品について判定の精度
を高めることができる。なお、ここで、計量時間とは、
加熱バレル内に所定量の原料樹脂を導入するために要す
る時間である。充填時間とは、加熱バレルから金型内へ
の溶融樹脂の射出を開始してから、保圧ステップに移行
するまでの時間である。クッション量とは、保圧ステッ
プにおいて、樹脂の収縮などに伴って加熱バレル内でス
クリュが前進する距離である。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１に、本発明に基づく射出成形
機のモニタリング方法の一例のフローチャートを示す。

【００２８】始めに、品質管理用の操業データ（例え
ば、計量時間、充填時間、クッション量など）の、基準
値に対する偏差の許容限界Ｋを設定する。なお、基準値
と実際のデータの差がこの許容限界Ｋを超えたときに製
品が不良品であると判定される。

【００２９】初期基準値ＩＪを設定する。生産開始の時
点では移動平均ＩＨの実績値が存在していないからであ
る。なお、この初期基準値ＩＪの値としては、予備試験
によって決定された値、あるいは、過去の操業データに
基づいて得られた値などを使用することができる。

【００３０】移動平均ＩＨの値を計算するためのデータ
の個数（この場合には、射出成形のショット数Ｎ）を設
定する。

【００３１】射出成形機の運転開始に伴い、操業データ
の監視を開始する。

【００３２】運転開始からＮショットまでは、最新のＮ
ショット分の移動平均ＩＨの値が存在していないので、
初期基準値ＩＪに対する実際のデータＭｉの偏差の値を
監視する。この偏差の絶対値が許容限界Ｋを超えたとき
に、製品が不良品であると判定してアラームを発する。

【００３３】運転開始からＮ＋１ショット以降は、最新
のＮショット分の移動平均ＩＨを基準値として、この移
動平均ＩＨに対する実際のデータＭｉの偏差の値を監視
する。この偏差の絶対値が許容限界Ｋを超えたときに、
製品が不良品であると判定してアラームを発する。

【００３４】（モニタリング方法の変形例について）本
発明のモニタリング方法は、図１に示された方法に限定
されず、以下に示すように、上記方法に様々な変形を加
えて実施することができる。

【００３５】ａ．偏差の許容限界に関し、移動平均に対
して“＋”側と“−”側に対してそれぞれ異なる値を設
定することもできる。更に、一方の側についてのみ許容
限界を設定してもよい（即ち、他方の側にあれば全て良
品と判定する）。

【００３６】ｂ．運転開始直後の基準値の設定方法に関
し、２〜Ｎショットまでは、それまでに得られている実
際のデータ（１〜Ｎ−１個）のみを用いて順次移動平均
の値を計算し、この値を基準値として用いることもでき
る。また、実際のデータが不足する部分のみを初期基準
値ＩＪで置き換えて、移動平均の値を計算することもで
きる。

【００３７】ｃ．初期基準値Ｋを設定せずに、「良品」
・「不良品」についての判定をＮ＋１ショット目から開
始してもよい。また、“ｂ”に記載した方法に準じれ
ば、２ショット目から判定を開始してもよい。

【００３８】ｄ．移動平均の値を計算する際、「不良
品」と判定されたときの操業データを除外して計算を行
ってもよい。

【００３９】ｅ．図１に示したフローチャートでは、
「不良品」と判定されたときに単にアラームを発生する
だけであるが、「不良品」と判定されたときに射出成形
機を停止させることもできる。また、アラームが連続し
て所定の数発せられたときに射出成形機を停止させても
よい。

【００４０】

【発明の効果】本発明のモニタリング方法によれば、良
品を誤って不良品と判定する可能性を減らすことができ
るので、良品歩留りを高め、製造コストを引き下げるこ
とができる。また、操業データ上で不良品と判定された
製品の再検査の手間が少なくなるので、生産効率を改善
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく射出成形機のモニタリング方法
の一例を示すフローチャート。

【図２】本発明のモニタリング方法が適用される油圧式
射出成形機の射出ユニット部分の概略構成図。

【符号の説明】

１・・・金型、３・・・加熱バレル、４・・・ノズル、５・・・スクリュ、６・・・ホッパ、７・・・油圧シリンダ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤文行静岡県沼津市大岡2068の３東芝機械株式会社内 (72)発明者小池純静岡県沼津市大岡2068の３東芝機械株式会社内 (72)発明者勝田弘静岡県沼津市大岡2068の３東芝機械株式会社内Ｆターム(参考） 4F206 AM09 AM19 AM22 AP10 AR11 JA07 JL02 JM01 JM04 JM05 JN03 JN11 JN21 JP01 JP12 JP13 JP14 JP15 JP17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】射出成形機における品質管理用の操業デ
ータのモニタリング方法であって、品質管理用の操業デ
ータが得られた度に、予め設定されたデータ個数につい
ての最新の移動平均値を算出し、この移動平均値に対す
る前記得られた操業データの偏差が、予め設定された許
容限界を超えたときにアラームを発することを特徴とす
る射出成形機におけるモニタリング方法。
【請求項２】前記移動平均値を算出する際、過去の操
業データの中で前記許容限界を超えたデータを除外して
計算を行うことを特徴とする請求項１に記載の射出成形
機におけるモニタリング方法。
【請求項３】前記品質管理用の操業データは、計量時
間、充填時間、クッション量の内の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に記載のモニタリ
ング方法。
【請求項４】品質管理用の操業データが得られた度
に、予め設定されたデータ個数についての最新の移動平
均値を算出し、この移動平均値に対する前記得られた操
業データの偏差が、予め設定された許容限界を超えたと
きにアラームを発するモニタリング機能を備えたことを
特徴とする射出成形機。
【請求項５】前記移動平均値を算出する際、過去の操
業データの中で前記許容限界を超えたデータを除外して
計算を行うことを特徴とする請求項４に記載の射出成形
機。
【請求項６】前記品質管理用の操業データは、計量時
間、充填時間、クッション量の内の少なくとも一つであ
ることを特徴とする請求項４または５に記載の射出成形
機。