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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-01
(45)【発行日】2024-08-09
(54)【発明の名称】押出成形機の異常検出装置
(51)【国際特許分類】
B29C 48/92 20190101AFI20240802BHJP
B29C 48/395 20190101ALI20240802BHJP
B29C 48/40 20190101ALI20240802BHJP
B29C 48/57 20190101ALI20240802BHJP
【ＦＩ】
B29C48/92
B29C48/395
B29C48/40
B29C48/57
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2021529919
(86)(22)【出願日】2020-05-25
(86)【国際出願番号】 JP2020020591
(87)【国際公開番号】W WO2021002119
(87)【国際公開日】2021-01-07
【審査請求日】2023-03-01
(31)【優先権主張番号】P 2019123414
(32)【優先日】2019-07-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003458
【氏名又は名称】芝浦機械株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】504160781
【氏名又は名称】国立大学法人金沢大学
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】尾原 正俊
(72)【発明者】
【氏名】瀧 健太郎
(72)【発明者】
【氏名】木田 司
【審査官】田村 佳孝
(56)【参考文献】
【文献】特開平０８－２１６２３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／２１２８８１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開昭６３－１３９７０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２０３０７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１１５５４０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ４８／９２
Ｂ２９Ｃ ４８／３９５
Ｂ２９Ｃ ４８／４０
Ｂ２９Ｃ ４８／５７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
投入された樹脂原料を溶融して混練する押出成形機が稼働状態にあるときに、当該押出成形機の筐体の表面に設置したＡＥセンサの出力を取得する取得部と、前記出力と閾値との関係に基づいて、前記押出成形機に異常が発生しているかを判定する判定部と、を備えて、
前記ＡＥセンサは、前記押出成形機に投入された樹脂原料が流れる上流側と下流側の少なくとも２箇所、かつ、樹脂原料を混練するニーディングディスクの上流側と下流側に設置されて、
前記判定部は、一方の前記ＡＥセンサの出力が前記閾値を超えてから、他方の前記ＡＥセンサの出力が前記閾値を超えるまでの時間差に基づいて、前記押出成形機の異常の発生箇所を推定する、
押出成形機の異常検出装置。
【請求項2】
投入された樹脂原料を溶融して混練する押出成形機が稼働状態にあるときに、当該押出成形機の筐体の表面に設置したＡＥセンサの出力を取得する取得部と、前記出力と閾値との関係に基づいて、前記押出成形機に異常が発生しているかを判定する判定部と、を備えて、
前記閾値は、第１の閾値と、当該第１の閾値よりも大きい第２の閾値と、を含み、
前記判定部は、
前記取得部が取得したＡＥセンサの出力が、前記第１の閾値を超えて、前記第２の閾値を超えない場合に、未溶融の樹脂原料の圧潰が発生した、と判定する、
押出成形機の異常検出装置。
【請求項3】
前記判定部は、前記取得部が取得したＡＥセンサの出力が、前記第２の閾値を超えた場合に、前記樹脂原料を上流側から下流側へ搬送するスクリュ又はバレル又は樹脂原料を混練するニーディングディスクの摩耗が発生した、と判定する、
請求項２に記載の押出成形機の異常検出装置。
【請求項4】
前記判定部は、前記取得部が取得した前記ＡＥセンサの出力と当該出力の移動平均値との差分値と、閾値と、の関係に基づいて、前記押出成形機に異常が発生しているかを判定する、請求項１に記載の押出成形機の異常検出装置。
【請求項5】
前記判定部が、前記押出成形機に異常が発生したと判定した場合に、異常が発生したことを報知する報知部を、更に備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の押出成形機の異常検出装置。
【請求項6】
投入された樹脂原料を溶融して混練する押出成形機が稼働状態にあるときに、当該押出成形機の筐体の表面に設置したＡＥセンサの出力の時間信号を取得する取得部と、前記ＡＥセンサの出力の周波数毎のパワーを算出する算出部と、
前記算出部が算出した周波数毎のパワーのうち、所定の周波数帯域のパワーが第３の閾値を超えている場合に、未溶融の樹脂原料の圧潰が発生したと判定する第１の判定部と、
前記周波数毎のパワーから、前記所定の周波数帯域のパワーを差し引く減算部と、
前記減算部による減算結果を時間信号に変換する変換部と、
前記変換部が変換した時間信号が第２の閾値を超えた場合に、樹脂原料を上流側から下流側へ搬送するスクリュ又はバレル又は樹脂原料を混練するニーディングディスクの摩耗が発生した、と判定する第２の判定部と、を備える、
押出成形機の異常検出装置。
【請求項7】
投入された樹脂原料を溶融して混練する押出成形機が稼働状態にあるときに、当該押出成形機の筐体の表面に設置したＡＥセンサの出力の時間信号を取得する取得部と、前記ＡＥセンサの出力の周波数毎のパワーを算出する算出部と、
前記算出部が算出した周波数毎のパワーのうち、所定の周波数帯域のパワーが第４の閾値を超えている場合に、樹脂原料を上流側から下流側へ搬送するスクリュ又はバレル又は樹脂原料を混練するニーディングディスクの摩耗が発生したと判定する第３の判定部と、
前記周波数毎のパワーから、前記所定の周波数帯域のパワーを差し引く減算部と、
前記減算部による減算結果を時間信号に変換する変換部と、
前記変換部が変換した時間信号が第１の閾値を超えた場合に、未溶融の樹脂原料の圧潰が発生した、と判定する第４の判定部と、を備える、
押出成形機の異常検出装置。
【請求項8】
投入された樹脂原料を溶融して混練する押出成形機が稼働状態にあるときに、当該押出成形機の筐体の表面に設置したＡＥセンサの出力の時間信号を取得する取得部と、前記ＡＥセンサの出力の周波数毎のパワーを算出する算出部と、
前記算出部が算出した周波数毎のパワーのうち、所定の周波数帯域のパワーが第３の閾値を超えている場合に、未溶融の樹脂原料の圧潰が発生したと判定して、前記算出部が算出した周波数毎のパワーのうち、前記所定の周波数帯域とは異なる所定の周波数帯域のパワーが第４の閾値を超えている場合に、樹脂原料を上流側から下流側へ搬送するスクリュ又はバレル又は樹脂原料を混練するニーディングディスクの摩耗が発生したと判定する第５の判定部と、を備える、
押出成形機の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、押出成形機の異常検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
固体材料が変形する際に、それまでに蓄積していたひずみエネルギーを音波（ＡＥ波）として放出する現象が知られている。そして、従来、ＡＥセンサによってＡＥ波を検出して、その波形を分析することによって、材料の溶融状態の異常を検出する射出成形機の材料監視装置が知られている。
【0003】
例えば、特許文献１に記載された射出成形機の材料監視装置は、ＡＥセンサの出力を分析することによって、未溶融の樹脂原料が変形又は剪断される際に発生するＡＥ波を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１２－１１１０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来、ＡＥセンサを用いて、押出成形機の異常を検出する技術は存在しなかった。
【0006】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、押出成形機の異常を確実に検出することができる押出成形機の異常検出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】
【0007】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る押出成形機の異常検出装置は、投入された樹脂原料を溶融して混練する押出成形機が稼働状態にあるときに、当該押出成形機の筐体の表面に設置したＡＥセンサの出力を取得する取得部と、前記出力と閾値との関係に基づいて、前記押出成形機に異常が発生しているかを判定する判定部と、を備えて、前記ＡＥセンサは、前記押出成形機に投入された樹脂原料が流れる上流側と下流側の少なくとも２箇所、かつ、樹脂原料を混練するニーディングディスクの上流側と下流側に設置されて、前記判定部は、一方の前記ＡＥセンサの出力が前記閾値を超えてから、他方の前記ＡＥセンサの出力が前記閾値を超えるまでの時間差に基づいて、前記押出成形機の異常の発生箇所を推定することを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係る押出成形機の異常検出装置は、押出成形機の異常を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】アコースティックエミッションの説明図。
【図2】ＡＥセンサの概略構造図。
【図3】二軸押出成形機の概略構造図。
【図4】出力軸の断面図。
【図5】ＡＥ出力波形の説明図。
【図6】第１の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置のハードウェア構成図。
【図7】第１の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置の機能構成図。
【図8】第１の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図9】第２の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置のハードウェア構成図。
【図10】第２の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置の機能構成図。
【図11】第２の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置が行う異常発生位置の推定方法の説明図。
【図12】第２の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図13】連続監視時のＡＥ出力波形の説明図。
【図14】第３の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置の機能構成図。
【図15】第３の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図16】第４の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置の機能構成図。
【図17】二軸押出機が出力するＡＥ出力の一例を示す図。
【図19】第４の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図20】第４の実施形態の第１の変形例に係る二軸押出成形機の異常検出装置の機能構成図。
【図21】第４の実施形態の第２の変形例に係る二軸押出成形機の異常検出装置の機能構成図。
【図22】第４の実施形態の第２の変形例に係る二軸押出成形機の異常検出装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0010】
［アコースティックエミッション（ＡＥ：Acoustic Emission）の説明］
実施形態の説明の前に、稼働中の押出成形機に異常が発生したかの判定を行うために使用するアコースティックエミッション（以下、ＡＥと呼ぶ）について説明する。ＡＥとは、固体材料が変形する際に、それまでに蓄積していたひずみエネルギーを音波（弾性波、ＡＥ波）として放出する現象である。当該ＡＥ波を検出することによって、固体材料の異常を予測することができる。ＡＥ波の周波数帯域は、数１０ｋＨｚ～数ＭＨｚ程度と言われており、一般的な振動センサや加速度センサでは検出できない周波数帯域を有する。したがって、ＡＥ波を検出するためには、専用のＡＥセンサを用いる。ＡＥセンサについて、詳しくは後述する。
実施形態の説明の前に、稼働中の押出成形機に異常が発生したかの判定を行うために使用するアコースティックエミッション（以下、ＡＥと呼ぶ）について説明する。ＡＥとは、固体材料が変形する際に、それまでに蓄積していたひずみエネルギーを音波（弾性波、ＡＥ波）として放出する現象である。当該ＡＥ波を検出することによって、固体材料の異常を予測することができる。ＡＥ波の周波数帯域は、数１０ｋＨｚ～数ＭＨｚ程度と言われており、一般的な振動センサや加速度センサでは検出できない周波数帯域を有する。したがって、ＡＥ波を検出するためには、専用のＡＥセンサを用いる。ＡＥセンサについて、詳しくは後述する。
【0011】
図１は、アコースティックエミッション及びＡＥセンサの説明図である。図１に示すように、固体材料Ｑの内部の点Ｐで変形や接触、摩擦等が発生すると、ＡＥ波Ｗが発生する。ＡＥ波Ｗは、点Ｐから放射状に広がって、固体材料Ｑの内部を、当該固体材料Ｑに応じた速度で伝搬する。
【0012】
固体材料Ｑの内部を伝搬したＡＥ波Ｗは、固体材料Ｑの表面に設置したＡＥセンサ２０によって検出される。そして、ＡＥセンサ２０は検出信号Ｄを出力する。検出信号Ｄは、振動を表す信号であるため、図１に示すように正負の値を有する交流信号である。しかし、このままでは検出信号Ｄ（ＡＥ波Ｗ）に対して各種演算を行う際に扱いにくいため、検出信号Ｄの負の部分を半波整流した整流波形として取り扱うのが一般的である。また、ＡＥ波Ｗを分析する際には、一般に、整流波形の二乗値を所定の時間で平均化して平方根をとった値、すなわち実効値（ＲＭＳ（Root Mean Square）値）として取り扱う。
【0013】
ＡＥ波Ｗの伝搬速度は縦波と横波とで異なる（縦波は横波よりも速い）が、固体材料Ｑの大きさ（伝搬距離）を考慮すると、その差は無視できるため、本実施形態では、縦波と横波の区別なく、所定の時間内に検出されたＡＥ波Ｗを測定信号として分析の対象とする。
【0014】
図２は、ＡＥセンサの概略構造図である。ＡＥセンサ２０は、図２に示すように、シールドケース２０ａに内包された状態で、検出対象である二軸押出成形機３０の筐体（バレル）３２の表面に当接させて設置した導波棒２１（ウエーブガイド）の先端に設置される。導波棒２１は、セラミックやステンレスで形成されており、筐体３２の内部を伝わったＡＥ波ＷをＡＥセンサ２０まで伝達させる。
【0015】
導波棒２１を用いるのは、二軸押出成形機３０の筐体３２の表面には、樹脂原料を溶融するためのヒータ３９が装着されており、２００℃程度の高温になるため、筐体３２に直接ＡＥセンサ２０を設置できないためである。なお、導波棒２１の先端にはマグネット２２が設置されており、導波棒２１は当該マグネット２２によって、ヒータ３９の位置を避けて、二軸押出成形機３０の筐体３２の表面に固定される。或いは、導波棒２１の先端を、ネジ留めによって筐体３２の表面に固定してもよい。
【0016】
導波棒２１の他端側は、ＡＥセンサ２０の受波面２０ｂに接続される。受波面２０ｂの上部には銅等の蒸着膜２０ｃが形成される。そして、蒸着膜２０ｃの上部には、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電素子２０ｄが設置される。圧電素子２０ｄは、受波面２０ｂを介して、導波棒２１の内部を伝達したＡＥ波Ｗを受けて、当該ＡＥ波Ｗに応じた電気信号を出力する。圧電素子２０ｄが出力した電気信号は、蒸着膜２０ｅ及びコネクタ２０ｆを介して、検出信号Ｄとして出力される。なお、検出信号Ｄは微弱であるため、ノイズの混入による影響を抑制するために、ＡＥセンサ２０の内部にプリアンプ（図２には非図示）を設置して、検出信号Ｄを予め増幅した後で出力してもよい。
【0017】
ＡＥは、微細な傷や摩擦によっても発生するため、機器の異常の兆候を早期に発見することができる。また、図１に示したように、ＡＥ波Ｗは点Ｐから放射状に広がるため、金属製の筐体であれば、ＡＥセンサ２０を設置することによって、筐体のどの位置でもＡＥ波Ｗを観測して検出信号Ｄを取得することが可能である。なお、検出信号Ｄの具体的な分析方法は後述する。また、ＡＥセンサ２０は、種類によって検出可能な信号の周波数帯域が異なるため、使用するＡＥセンサ２０を選定する際には、検出対象となる二軸押出成形機３０の材質等を考慮するのが望ましい。
【0018】
以下に、本開示に係る押出成形機の異常検出装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、且つ、容易に想到できるもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【0019】
［第１の実施形態］
本開示の第１の実施形態は、稼働時に異常の発生を検出して報知する二軸押出成形機の異常検出装置の例である。特に、第１の実施形態は、二軸押出成形機３０の筐体３２の表面に設置した１個のＡＥセンサ２０で、二軸押出成形機３０の異常の発生を検出するものである。なお、二軸押出成形機は一例であって、本開示は、単軸押出成形機や多軸押出成形機等の押出成形機全般に適用可能である。
本開示の第１の実施形態は、稼働時に異常の発生を検出して報知する二軸押出成形機の異常検出装置の例である。特に、第１の実施形態は、二軸押出成形機３０の筐体３２の表面に設置した１個のＡＥセンサ２０で、二軸押出成形機３０の異常の発生を検出するものである。なお、二軸押出成形機は一例であって、本開示は、単軸押出成形機や多軸押出成形機等の押出成形機全般に適用可能である。
【0020】
【0021】
二軸押出成形機３０は、歯車箱４０の出力に応じて駆動される。すなわち、歯車箱４０は、モータ２４の回転駆動力を減速させて、二軸押出成形機３０が備える２本の出力軸４２を、それぞれ同じ向きに回転駆動する。出力軸４２の外周には、後述するスクリュ４４及びニーディングディスク４６が設置されており、出力軸４２の回転に伴って、二軸押出成形機３０に投入された樹脂原料（ポリプロピレン等の樹脂ペレット）を可塑化・溶融させて、混練・成形を行う。押出成形機を用いた部品成形は、一般に連続的に行われて、例えば、長いチューブ状の部品が成形される。すなわち、押出成形機が２４時間、１週間、１ヶ月等に亘って連続運転している状態において、異常の発生を監視し続ける必要がある。なお、二軸押出成形機３０は、本開示における押出成形機の一例である。
【0022】
なお、２本の出力軸４２は、二軸押出成形機３０の筒状の筐体（バレル）３２の内部に、一定の軸間距離Ｃを隔てて平行に配置される。
【0023】
図４（ａ）は、二軸押出成形機３０のＡ－Ａ断面図である。図４（ａ）に示すように、出力軸４２は、スクリュ４４に形成されたスプライン孔４３に挿入される。そして、出力軸４２は、スプライン孔４３と噛み合うことによって、挿通孔３４の内部でスクリュ４４を回転させる。
【0024】
図４（ｂ）は、二軸押出成形機３０のＢ－Ｂ断面図である。図４（ａ）に示すように、出力軸４２は、ニーディングディスク４６に形成されたスプライン孔４３に挿入される。そして、出力軸４２は、スプライン孔４３と噛み合うことによって、挿通孔３４の内部でニーディングディスク４６を回転させる。
【0025】
スクリュ４４は、例えば、毎分３００回転等の速度で回転することによって、二軸押出成形機３０に投入された樹脂原料を、二軸押出成形機３０の下流側に搬送する。ニーディングディスク４６は、複数の楕円型のディスクを、出力軸４２に直交する方向に配置するとともに、出力軸４２に沿って隣接するディスクの向きをずらした構造を有する。隣接するディスクをずらして配置することによって、ディスク間で樹脂原料の流れを分断することにより、搬送された樹脂原料の混練の促進を図る。すなわち、ニーディングディスク４６は、ヒータ３９で加熱されて、スクリュ４４で搬送された樹脂原料に剪断エネルギーを与えることによって、樹脂原料を完全に溶融させる。
【0026】
筐体３２の内部には、各出力軸４２が挿入される挿通孔３４が設けられている。挿通孔３４は、筐体３２の長手方向に沿って設けられた孔であり、円筒の一部が重なり合った形状を有する。これにより、挿通孔３４は、スクリュ４４及びニーディングディスク４６が、互いに噛み合った状態で挿入可能とされる。
【0027】
再び図３に戻り、筐体３２の長手方向の一端側には、混練されるペレット状の樹脂原料と粉体状の充填剤の材料とを挿通孔３４に投入するための材料供給口３６が設けられている。そして、筐体３２の長手方向の他端側には、挿通孔３４を通過する間に混練された材料を吐出する吐出口３８が設けられている。また、筐体３２の外周には、筐体３２を加熱することにより挿通孔３４に投入された樹脂原料を加熱するヒータ３９が設けられている。
【0028】
なお、図３の例では、二軸押出成形機３０の出力軸４２は、２箇所のスクリュ４４と１箇所のニーディングディスク４６を備えているが、スクリュ４４とニーディングディスク４６の数は、これに限定されるものではない。例えば、ニーディングディスク４６を複数箇所に設置して、樹脂原料を混練してもよい。
【0029】
［異常検出方法の説明］
連続稼働中の二軸押出成形機３０では、主に２種類の異常が発生する可能性が高い。第１の異常は、樹脂原料が充分に溶融しない状態でニーディングディスク４６に達し、ニーディングディスク４６において未溶融の樹脂原料が押し潰される、いわゆる圧潰の発生である。このような圧潰が発生すると、ニーディングディスク４６に対する機械的負荷が上がるため、二軸押出成形機３０の寿命の短縮や、最悪の場合、二軸押出成形機３０が破損するおそれがある。したがって、圧潰の発生を検出した場合は、例えばヒータ３９の設定温度を上げて樹脂原料の溶融を促進する等を行う必要がある。
連続稼働中の二軸押出成形機３０では、主に２種類の異常が発生する可能性が高い。第１の異常は、樹脂原料が充分に溶融しない状態でニーディングディスク４６に達し、ニーディングディスク４６において未溶融の樹脂原料が押し潰される、いわゆる圧潰の発生である。このような圧潰が発生すると、ニーディングディスク４６に対する機械的負荷が上がるため、二軸押出成形機３０の寿命の短縮や、最悪の場合、二軸押出成形機３０が破損するおそれがある。したがって、圧潰の発生を検出した場合は、例えばヒータ３９の設定温度を上げて樹脂原料の溶融を促進する等を行う必要がある。
【0030】
第２の異常は、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６の金属摩耗の発生である。ニーディングディスク４６において未溶融の樹脂原料が押し潰される際、出力軸４２に反力が発生する。その際、出力軸４２が撓み、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６が筐体３２の内壁に当接する可能性がある。このような当接が発生した場合には、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６が金属摩耗するため、金属摩耗によって発生した金属粉が、樹脂材料に混入してしまうおそれがある。出力軸４２の撓み量は、未溶融の樹脂原料の量に比例する。したがって、金属摩耗の発生が検出され次第、投入樹脂量を減量やヒータ３９の設定温度を上げて樹脂原料の溶融を促進する等を行う必要がある。
【0031】
第１の実施形態の二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ａ（図６参照）は、二軸押出成形機３０の筐体３２の表面に設置した１個のＡＥセンサで、前記した２種類の異常を検出するものである。
【0032】
発明者らの評価実験によると、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６の金属摩耗によって発生する、時刻ｔにおけるＡＥ出力Ｍ（ｔ）の大きさは、樹脂原料の圧潰の発生時に生じるＡＥ出力Ｍ（ｔ）の大きさと比べて、明確に大きい値になることがわかった。すなわち、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）の大きさを比較することによって、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６の金属摩耗か、樹脂原料の圧潰の発生か、を識別することができるとの知見を得た。
【0033】
なお、ＡＥセンサ２０は、二軸押出成形機３０の筐体３２に接してさえいれば、設置位置は問わないが、好ましくは、ニーディングディスク４６の近傍に設置するのが望ましい。これは、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６の金属摩耗によるＡＥ出力Ｍ（ｔ）と比べて低い値になる、樹脂原料の圧潰の発生によるＡＥ出力Ｍ（ｔ）の信号を観測可能な大きさに保つためである。
【0034】
図５は、ＡＥ出力波形の説明図である。特に、図５（ａ）は、圧潰が発生した場合のＡＥ出力Ｍ（ｔ）の例である。また、図５（ｂ）は、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６に金属摩耗が発生した場合のＡＥ出力Ｍ（ｔ）の例である。
【0035】
異常検出装置５０ａは、図５（ａ）に示すように、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）が、予め設定した第１の閾値Ｔｈ１を超えたことを検出した場合に、樹脂原料の圧潰が発生した可能性があると判定する。なお、第１の閾値Ｔｈ１は閾値の一例である。
【0036】
また、異常検出装置５０ａは、図５（ｂ）に示すように、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）が第１の閾値Ｔｈ１よりも大きい第２の閾値Ｔｈ２を超えたことを検出した場合に、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６の摩耗が発生したと判定する。なお、第２の閾値Ｔｈ２は閾値の一例である。また、異常検出装置５０ａは、スクリュ４４又はニーディングディスク４６の金属摩耗に加えて、筐体（バレル）３２の金属摩耗が発生したことも検出することが可能である。
【0037】
なお、異常検出装置５０ａは、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）が第１の閾値Ｔｈ１を超えたことを検出してから、例えば所定時間ｔａ（例えば１秒間）分のＡＥ出力Ｍ（ｔ）をモニタして、所定時間ｔａの間にＡＥ出力Ｍ（ｔ）が第２の閾値Ｔｈ２を超えなかった場合に、未溶融の樹脂原料の圧潰が発生したと判定してもよい。
【0038】
なお、第１の閾値Ｔｈ１は、使用する樹脂原料の種類によって異なるため、事前に、実際にＡＥ出力Ｍ（ｔ）を観測する評価実験を行って、圧潰の発生時に発生するＡＥ波Ｗの強度に基づいて設定する。また、第２の閾値Ｔｈ２についても同様に、事前に評価実験を行って、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６が金属摩耗した際に発生するＡＥ波Ｗの強度に基づいて設定する。
【0039】
［異常検出装置のハードウェア構成の説明］
次に、図６を用いて、第１の実施形態の二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ａのハードウェア構成を説明する。図６は、第１の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置のハードウェア構成図である。
次に、図６を用いて、第１の実施形態の二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ａのハードウェア構成を説明する。図６は、第１の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置のハードウェア構成図である。
【0040】
二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ａは、二軸押出成形機３０と接続して使用されて、制御部１３と、記憶部１４と、周辺機器コントローラ１６とを備える。
【0041】
制御部１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３ａと、ＲＯＭ（Read Only Memory）１３ｂと、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３ｃと、を備える。ＣＰＵ１３ａは、バスライン１５を介して、ＲＯＭ１３ｂと、ＲＡＭ１３ｃと接続する。ＣＰＵ１３ａは、記憶部１４に記憶された制御プログラムＰ１を読み出して、ＲＡＭ１３ｃに展開する。ＣＰＵ１３ａは、ＲＡＭ１３ｃに展開された制御プログラムＰ１に従って動作することで、制御部１３の動作を制御する。すなわち、制御部１３は、制御プログラムＰ１に基づいて動作する、一般的なコンピュータの構成を有する。
【0042】
制御部１３は、更に、バスライン１５を介して、記憶部１４と、周辺機器コントローラ１６と接続する。
【0043】
記憶部１４は、電源を切っても記憶情報が保持される、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、又はＨＤＤ（Hard Disk Drive）等である。記憶部１４は、制御プログラムＰ１を含むプログラムと、時刻ｔにおいてＡＥセンサ２０から出力されたＡＥ出力Ｍ（ｔ）と、を記憶する。制御プログラムＰ１は、制御部１３が備える機能を発揮させるためのプログラムである。ＡＥ出力Ｍ（ｔ）は、ＡＥセンサ２０が出力した検出信号Ｄの実効値を、Ａ／Ｄ変換器１７でデジタル信号に変換した信号である。
【0044】
なお、制御プログラムＰ１は、ＲＯＭ１３ｂに予め組み込まれて提供されてもよい。また、制御プログラムＰ１は、制御部１３にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルで、ＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。さらに、制御プログラムＰ１を、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、制御プログラムＰ１を、インターネット等のネットワーク経由で提供又は配布するように構成してもよい。
【0045】
周辺機器コントローラ１６は、Ａ／Ｄ変換器１７と、表示デバイス１８と、操作デバイス１９と接続する。周辺機器コントローラ１６は、制御部１３からの指令に基づいて、接続された各種ハードウェアの動作を制御する。
【0046】
Ａ／Ｄ変換器１７は、ＡＥセンサ２０が出力した検出信号Ｄをデジタル信号に変換して、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）を出力する。なお、ＡＥセンサ２０は、前記したように導波棒２１を介して、二軸押出成形機３０の筐体３２を伝わったＡＥ波Ｗを検出する。
【0047】
表示デバイス１８は、例えば液晶ディスプレイである。表示デバイス１８は、異常検出装置５０ａの動作状態に係る情報を表示する。また、表示デバイス１８は、異常検出装置５０ａが、二軸押出成形機３０の異常を検出した際に報知を行う。
【0048】
操作デバイス１９は、例えば表示デバイス１８に重畳されたタッチパネルである。操作デバイス１９は、二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ａの各種操作に係る操作情報を取得する。
【0049】
なお、ＡＥセンサ２０は、二軸押出成形機３０の筐体３２の表面に、図２で説明した構成で設置される。また、ＡＥセンサ２０は、種類によって検出可能な信号の周波数帯域が異なるため、使用するＡＥセンサ２０を選定する際には、計測対象となる二軸押出成形機３０の材質等を考慮して、発生すると予想されるＡＥ波Ｗの周波数に対して高い感度を有するＡＥセンサ２０を選定するのが望ましい。
【0050】
［異常検出装置の機能構成の説明］
次に、図７を用いて、第１の実施形態の二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ａの機能構成を説明する。図７は、第１の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置の機能構成図である。異常検出装置５０ａの制御部１３は、制御プログラムＰ１をＲＡＭ１３ｃに展開して動作させることによって、図７に示す信号取得部５１ａと、判定部５３ａと、報知部５４ａとを機能部として実現する。
次に、図７を用いて、第１の実施形態の二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ａの機能構成を説明する。図７は、第１の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置の機能構成図である。異常検出装置５０ａの制御部１３は、制御プログラムＰ１をＲＡＭ１３ｃに展開して動作させることによって、図７に示す信号取得部５１ａと、判定部５３ａと、報知部５４ａとを機能部として実現する。
【0051】
信号取得部５１ａ（取得部）は、投入された樹脂原料を溶融して混練する二軸押出成形機３０が稼働状態にあるときに、当該二軸押出成形機３０の筐体３２の表面に設置したＡＥセンサ２０が出力した検出信号Ｄを取得する。信号取得部５１ａは、増幅器を備えて、検出信号Ｄを増幅するとともに、Ａ／Ｄ変換器１７によって、アナログ信号である検出信号Ｄの実効値を、デジタル信号であるＡＥ出力Ｍ（ｔ）に変換する。
【0052】
判定部５３ａは、信号取得部５１ａが取得したＡＥ出力Ｍ（ｔ）と閾値（第１の閾値Ｔｈ1及び第２の閾値Ｔｈ２）との関係に基づいて、二軸押出成形機３０に異常が発生しているかを判定する。すなわち、判定部５３ａは、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）が第２の閾値Ｔｈ２を超えた場合に、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６に金属摩耗が発生したと判定する。また、判定部５３ａは、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）が第１の閾値Ｔｈ１を超えた後、所定時間ｔａに亘って第２の閾値Ｔｈ２未満である場合に、未溶融の樹脂原料の圧潰が発生したと判定する。
【0053】
報知部５４ａは、判定部５３ａが、二軸押出成形機３０に異常が発生していると判定した場合に、異常が発生していることを報知する。具体的には、報知部５４ａは表示デバイス１８に、二軸押出成形機３０に異常が発生していることを示す表示を行う。なお、報知部５４ａは、検出された異常の種類（樹脂原料の圧潰、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスクの金属摩耗）についても表示を行う。また、報知部５４ａの報知方法は、これに限定されるものではなく、図６に非図示のインジケータを点灯又は点滅させることによって報知を行ってもよいし、図６に非図示のスピーカやブザーから、音又は音声を出力することによって報知を行ってもよい。
【0054】
［異常検出装置が行う処理の流れの説明］
次に、図８を用いて、第１の実施形態に係る二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ａが行う処理の流れを説明する。図８は、第１の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。
次に、図８を用いて、第１の実施形態に係る二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ａが行う処理の流れを説明する。図８は、第１の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【0055】
信号取得部５１ａは、記憶部１４からＡＥ出力Ｍ（ｔ）を取得する（ステップＳ１０）。なお、信号取得部５１ａは、ＡＥセンサ２０の出力をリアルタイムで取得してもよいし、一度記憶部１４に記憶したＡＥ出力Ｍ（ｔ）を読み出すことによって取得してもよい。
【0056】
判定部５３ａは、Ｍ（ｔ）≧Ｔｈ１を満たす時刻ｔがあるかを判定する（ステップＳ１１）。Ｍ（ｔ）≧Ｔｈ１を満たす時刻ｔがあると判定される（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）とステップＳ１２に進む。一方、Ｍ（ｔ）≧Ｔｈ１を満たす時刻ｔがあると判定されない（ステップＳ１１：Ｎｏ）とステップＳ１０に戻り、時刻ｔを更新して、取得したＡＥ出力Ｍ（ｔ）に対して処理を継続する。
【0057】
ステップＳ１１においてＹｅｓと判定されると、判定部５３ａは、時刻ｔ以降の所定時間ｔａ内に、Ｍ（ｔ）≧Ｔｈ２を満たす時刻ｔがあるかを判定する（ステップＳ１２）。Ｍ（ｔ）≧Ｔｈ２を満たす時刻ｔがあると判定される（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）とステップＳ１３に進む。一方、Ｍ（ｔ）≧Ｔｈ２を満たす時刻ｔがあると判定されない（ステップＳ１２：Ｎｏ）とステップＳ１４に進む。
【0058】
ステップＳ１２においてＹｅｓと判定されると、判定部５３ａは、二軸押出成形機３０のスクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６に金属摩耗が発生していると判定する（ステップＳ１３）。その後、ステップＳ１５に進む。
【0059】
一方、ステップＳ１２においてＮｏと判定されると、判定部５３ａは、二軸押出成形機３０のニーディングディスク４６において未溶融の樹脂原料の圧潰が発生していると判定する。その後、ステップＳ１５に進む。
【0060】
ステップＳ１３又はステップＳ１４に続いて、報知部５４ａは、二軸押出成形機３０に異常が発生していることを示す報知を行う（ステップＳ１５）。なお、報知部５４ａは、検出された異常に応じた報知を行って、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６に金属摩耗が発生しているのか、樹脂原料の圧潰が発生しているのかを区別して報知するのが望ましい。
【0061】
その後、異常検出装置５０ａは、ステップＳ１０で取得したＡＥ出力Ｍ（ｔ）に対する処理を終了する。なお、実際は、二軸押出成形機３０は連続稼働しているため、異常検出装置５０ａは、再びステップＳ１０に戻り、新たなＡＥ出力Ｍ（ｔ）を取得して、図８の処理を継続する。
【0062】
以上説明したように、第１の実施形態の異常検出装置５０ａにおいて、信号取得部５１ａ（取得部）は、投入された樹脂原料を溶融して混練する二軸押出成形機３０（押出成形機）が稼働状態にあるときに、当該二軸押出成形機３０の筐体３２の表面に設置したＡＥセンサ２０のＡＥ出力Ｍ（ｔ）を取得する。そして、判定部５３ａは、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）と第１の閾値Ｔｈ１及び第２の閾値Ｔｈ２との関係に基づいて、二軸押出成形機３０に異常が発生しているかを判定する。したがって、連続運転中の二軸押出成形機３０の異常に伴うＡＥ出力Ｍ（ｔ）の異常の発生を確実に検出することができる。
【0063】
また、第１の実施形態の異常検出装置５０ａにおいて、判定部５３ａは、ＡＥセンサ２０の出力が、第１の閾値Ｔｈ１を超えて、第１の閾値Ｔｈ１よりも大きい第２の閾値Ｔｈ２を超えない場合に、ニーディングディスク４６において、未溶融の樹脂原料の圧潰が発生したと判定する。したがって、樹脂原料の溶融状態を確実に検出することができる。
【0064】
また、第１の実施形態の異常検出装置５０ａにおいて、判定部５３ａは、ＡＥセンサ２０の出力が、第１の閾値Ｔｈ１よりも大きい第２の閾値Ｔｈ２を超えた場合に、樹脂原料を上流側から下流側へ搬送するスクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６の金属摩耗が発生したと判定する。したがって、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６の金属摩耗の発生を確実に検出することができる。
【0065】
また、第１の実施形態の異常検出装置５０ａにおいて、報知部５４ａは、判定部５３ａが、二軸押出成形機３０に異常が発生したと判定した場合に、異常が発生したことを報知する。したがって、異常が発生したことを迅速に知らせて対応することができる。
【0066】
［第２の実施形態］
本開示の第２の実施形態は、稼働時に異常の発生を検出して報知する二軸押出成形機の異常検出装置の例である。特に、第２の実施形態は、二軸押出成形機３０の筐体３２の表面に設置した２個のＡＥセンサで、二軸押出成形機３０の異常の発生箇所を推定するものである。なお、二軸押出成形機は一例であって、本開示は、単軸押出成形機や多軸押出成形機等の押出成形機に適用可能である。
本開示の第２の実施形態は、稼働時に異常の発生を検出して報知する二軸押出成形機の異常検出装置の例である。特に、第２の実施形態は、二軸押出成形機３０の筐体３２の表面に設置した２個のＡＥセンサで、二軸押出成形機３０の異常の発生箇所を推定するものである。なお、二軸押出成形機は一例であって、本開示は、単軸押出成形機や多軸押出成形機等の押出成形機に適用可能である。
【0067】
［異常検出装置のハードウェア構成の説明］
図９を用いて、第２の実施形態の二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ｂのハードウェア構成を説明する。図９は、第２の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置のハードウェア構成図である。
図９を用いて、第２の実施形態の二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ｂのハードウェア構成を説明する。図９は、第２の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置のハードウェア構成図である。
【0068】
二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ｂは、二軸押出成形機３０と接続して使用されて、制御部１３と、記憶部１４と、周辺機器コントローラ１６とを備える。異常検出装置５０ｂの基本的な構造は、第１の実施形態で説明した異常検出装置５０ａと等しいため、同一部位の説明は省略する。
【0069】
異常検出装置５０ｂは、同じ仕様のＡＥセンサを２個備える。各ＡＥセンサ２０ｘ，２０ｙは、それぞれ導波棒２１を介して、二軸押出成形機３０に設置される。そして、ＡＥセンサ２０ｘのＡＥ出力Ｍ１（ｔ）とＡＥセンサ２０ｙのＡＥ出力Ｍ２（ｔ）とは、それぞれＡ／Ｄ変換器１７ａでＡ／Ｄ変換されてデジタル信号に変換される。このとき、Ａ／Ｄ変換器１７ａは、２つのＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）を同じタイミングでサンプリング（例えば毎秒１００回等）する。すなわち、デジタル化されたＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）は、互いのＡＥ出力の発生時刻を比較できるようになっている。
【0070】
なお、ＡＥセンサ２０ｘ，２０ｙは、二軸押出成形機３０に投入された樹脂原料が流れる上流側と下流側に設置される。好ましくは、ＡＥセンサ２０ｘ，２０ｙは、樹脂原料を混練するニーディングディスク４６の上流側と下流側の少なくとも２箇所に設置される。
【0071】
また、異常検出装置５０ｂの全体の動作は、記憶部１４が記憶する制御プログラムＰ２によって管理される。
【0072】
［異常検出装置の機能構成の説明］
図１０は、第２の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置の機能構成図である。異常検出装置５０ｂの制御部１３は、制御プログラムＰ２をＲＡＭ１３ｃに展開して動作させることによって、図１０に示す信号取得部５１ｂと、判定部５３ｂと、報知部５４ｂとを機能部として実現する。
図１０は、第２の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置の機能構成図である。異常検出装置５０ｂの制御部１３は、制御プログラムＰ２をＲＡＭ１３ｃに展開して動作させることによって、図１０に示す信号取得部５１ｂと、判定部５３ｂと、報知部５４ｂとを機能部として実現する。
【0073】
信号取得部５１ｂ（取得部）は、稼働状態にある二軸押出成形機３０の筐体３２の表面に設置したＡＥセンサ２０ｘ，２０ｙが出力した検出信号Ｄをそれぞれ取得する。信号取得部５１ｂは、増幅器を備えて、検出信号Ｄを増幅するとともに、Ａ／Ｄ変換器１７によって、アナログ信号である検出信号Ｄの実効値を、デジタル信号であるＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）に変換する。なお、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ）はＡＥセンサ２０ｘの出力である。また、ＡＥ出力Ｍ２（ｔ）はＡＥセンサ２０ｙの出力である。
【0074】
判定部５３ｂは、信号取得部５１ｂが取得したＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）が、それぞれ第１の閾値Ｔｈ１を超えた時間差、又は第２の閾値Ｔｈ２を超えた時間差に基づいて、二軸押出成形機３０の異常の発生箇所を推定する。
【0075】
報知部５４ｂは、判定部５３ｂが、二軸押出成形機３０の異常の発生箇所を推定した場合に、異常の発生箇所を報知する。
【0076】
［異常の発生箇所の推定方法の説明］
図１１を用いて、異常検出装置５０ｂが異常の発生箇所を推定する方法を説明する。図１１は、第２の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置が行う異常発生位置の推定方法の説明図である。
図１１を用いて、異常検出装置５０ｂが異常の発生箇所を推定する方法を説明する。図１１は、第２の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置が行う異常発生位置の推定方法の説明図である。
【0077】
図１１（ａ）は、二軸押出成形機３０に２つのＡＥセンサ２０ｘ，２０ｙを設置した様子を示す。今、点Ｐにおいて異常が発生したとする。このとき、発生したＡＥ波Ｗは、二軸押出成形機３０の筐体３２と導波棒２１とを伝わって、ＡＥセンサ２０ｘ，２０ｙに検出される。なお、ＡＥセンサ２０ｘと接続する導波棒２１は、点Ｒ１において二軸押出成形機３０の筐体３２に固定されているとする。また、ＡＥセンサ２０ｙと接続する導波棒２１は、点Ｒ２において二軸押出成形機３０の筐体３２に固定されているとする。また、導波棒２１の長さをＬとする。
【0078】
このとき、点ＰからＡＥセンサ２０ｘに至る経路と、点ＰからＡＥセンサ２０ｙに至る経路とでは距離が異なる。したがって、点Ｐで発生したＡＥ波Ｗが、ＡＥセンサ２０ｘに伝わるまでに要する時間と、ＡＥセンサ２０ｙに伝わるまでに要する時間とは異なる。
【0079】
図１１（ｂ）は、ＡＥセンサ２０ｘが出力したＡＥ出力Ｍ１（ｔ）と、ＡＥセンサ２０ｙが出力したＡＥ出力Ｍ２（ｔ）とを、時間軸を合わせて並べて表示した図である。図１１（ｂ）からわかるように、点Ｐで発生したＡＥ波Ｗは、先にＡＥセンサ２０ｘに伝わり、やや遅れてＡＥセンサ２０ｙに伝わっている。
【0080】
点Ｐで発生したＡＥ波ＷがＡＥセンサ２０ｘに伝わった時刻をｔ１として、点Ｐで発生したＡＥ波ＷがＡＥセンサ２０ｙに伝わった時刻をｔ２とすると、点Ｐは、時間差（ｔ２－ｔ１）の間にＡＥ波Ｗが進行する距離だけ、ＡＥセンサ２０ｘに近い位置にあると推定される。
【0081】
より具体的には、筐体３２の内部におけるＡＥ波Ｗの進行速度をｖ１、導波棒２１におけるＡＥ波Ｗの進行速度をとｖ２とする。また、点Ｐと点Ｒ１との距離をｄ１、点Ｐと点Ｒ２との距離をｄ２とすると、点Ｐで発生したＡＥ波Ｗが、時刻ｔ１にＡＥセンサ２０ｘに伝わることから、式（１）が成り立つ。
【0082】
ｄ１／ｖ１＋Ｌ／ｖ２＝ｔ１ ・・・（１）
【0083】
また、点Ｐで発生したＡＥ波Ｗが、時刻ｔ２にＡＥセンサ２０ｙに伝わることから、式（２）が成り立つ。
【0084】
ｄ２／ｖ１＋Ｌ／ｖ２＝ｔ２ ・・・（２）
【0085】
式（１）を変形すると、距離ｄ１は、式（３）によって算出できる。
ｄ１＝（ｔ１－Ｌ／ｖ２）＊ｖ１ ・・・（３）
ｄ１＝（ｔ１－Ｌ／ｖ２）＊ｖ１ ・・・（３）
【0086】
また、式（２）を変形すると、距離ｄ２は、式（４）によって算出できる。
ｄ２＝（ｔ２－Ｌ／ｖ２）＊ｖ１ ・・・（４）
ｄ２＝（ｔ２－Ｌ／ｖ２）＊ｖ１ ・・・（４）
【0087】
すなわち、点Ｐの位置は、点Ｒ１を中心とする距離ｄ１を半径とする円弧と、点Ｒ２を中心とする距離ｄ２を半径とする円弧の交点の位置として推定することができる。
【0088】
第２の実施形態の異常検出装置５０ｂは、このように、１つのＡＥ波Ｗを複数の異なる位置に設置したＡＥセンサ２０ｘ，２０ｙで観測して、異常の発生を検出した時間差を検出することによって、ＡＥ波Ｗの発生位置である点Ｐの位置を推定する。
【0089】
［異常検出装置が行う処理の流れの説明］
図１２を用いて、第２の実施形態に係る二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ｂが行う処理の流れを説明する。図１２は、第２の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図１２を用いて、第２の実施形態に係る二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ｂが行う処理の流れを説明する。図１２は、第２の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【0090】
信号取得部５１は、記憶部１４からＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）を取得する（ステップＳ２０）。なお、信号取得部５１は、予め記憶部１４に記憶したＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）を取得してもよいし、ＡＥセンサ２０ｘ，２０ｙの出力をリアルタイムで取得してもよい。
【0091】
判定部５３ｂは、Ｍ１（ｔ）≧Ｔｈ１を満たす時刻ｔがあるかを判定する（ステップＳ２１）。Ｍ１（ｔ）≧Ｔｈ１を満たす時刻ｔがあると判定される（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）とステップＳ２２に進む。一方、Ｍ１（ｔ）≧Ｔｈ１を満たす時刻ｔがあると判定されない（ステップＳ２１：Ｎｏ）とステップＳ２０に戻り、時刻ｔを更新して、取得したＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）に対して処理を継続する。
【0092】
ステップＳ２１においてＹｅｓと判定されると、判定部５３ｂは、時刻ｔ以降の所定時間ｔａ内に、Ｍ１（ｔ１）≧Ｔｈ２を満たす時刻ｔ１があるかを判定する（ステップＳ２２）。Ｍ１（ｔ１）≧Ｔｈ２を満たす時刻ｔ１があると判定される（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）とステップＳ２３に進む。一方、Ｍ１（ｔ１）≧Ｔｈ２を満たす時刻ｔ１があると判定されない（ステップＳ２２：Ｎｏ）とステップＳ２５に進む。
【0093】
ステップＳ２２においてＹｅｓと判定されると、判定部５３ｂは、時刻ｔ１以降の所定時間ｔａ内に、Ｍ２（ｔ２）≧Ｔｈ２を満たす時刻ｔ２があるかを判定する（ステップＳ２３）。Ｍ２（ｔ２）≧Ｔｈ２を満たす時刻ｔ２があると判定される（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）とステップＳ２４に進む。一方、Ｍ２（ｔ２）≧Ｔｈ２を満たす時刻ｔ２があると判定されない（ステップＳ２３：Ｎｏ）とステップＳ２５に進む。
【0094】
ステップＳ２３においてＹｅｓと判定されると、判定部５３ｂは、時刻ｔ１と時刻ｔ２の時間差を用いて、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６の金属摩耗の発生位置を推定する（ステップＳ２４）。その後、ステップＳ２７に進む。
【0095】
ステップＳ２２でＮｏと判定されるか、又はステップＳ２３でＮｏと判定されると、判定部５３ｂは、時刻ｔ１以降の所定時間ｔａ内に、Ｍ２（ｔ２）≧Ｔｈ１を満たす時刻ｔ２があるかを判定する（ステップＳ２５）。Ｍ２（ｔ２）≧Ｔｈ１を満たす時刻ｔ２があると判定される（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）とステップＳ２６に進む。一方、Ｍ２（ｔ２）≧Ｔｈ１を満たす時刻ｔ２があると判定されない（ステップＳ２５：Ｎｏ）とステップＳ２０に戻り、時刻ｔを更新して、取得したＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）に対して処理を継続する。
【0096】
ステップＳ２５においてＹｅｓと判定されると、判定部５３ｂは、時刻ｔ１と時刻ｔ２の時間差を用いて、未溶融の樹脂原料の圧潰が発生している位置を推定する（ステップＳ２６）。その後、ステップＳ２７に進む。
【0097】
ステップＳ２４又はステップＳ２６に続いて、報知部５４ｂは、二軸押出成形機３０に異常が発生していること、及び当該異常の発生位置を示す報知を行う（ステップＳ２７）。その後、異常検出装置５０ｂは、図１２の処理を終了する。なお、実際は、二軸押出成形機３０は連続稼働しているため、異常検出装置５０ｂは、再びステップＳ２０に戻り、新たなＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）を取得して、図１２の処理を継続する。
【0098】
以上説明したように、第２の実施形態の異常検出装置５０ｂにおいて、ＡＥセンサ２０ｘ，２０ｙは、二軸押出成形機３０（押出成形機）に投入された樹脂原料が流れる上流側と下流側の少なくとも２箇所に設置される。そして、判定部５３ｂは、信号取得部５１ｂ（取得部）が取得したＡＥセンサ２０ｘ，２０ｙのＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）が、それぞれ第１の閾値Ｔｈ１又は第２の閾値Ｔｈ２を超えた時間差に基づいて、二軸押出成形機３０の異常の発生箇所を推定する。したがって、二軸押出成形機３０に生じた異常の発生位置を推定することができるため、異常が発生した際に、二軸押出成形機３０の調整作業を効率的に行うことができる。
【0099】
すなわち、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６の金属摩耗が発生したことが検出された際には、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６の交換を効率的に行うことができる。また、圧潰の発生が検出された際には、二軸押出成形機３０に対して、ヒータ３９の設定温度を上げる、ニーディングディスク４６の形態を変更する、出力軸４２の回転速度を上げる等、樹脂原料の溶融を促進できるような調整を効率的に行うことができる。
【0100】
また、第２の実施形態の異常検出装置５０ｂにおいて、ＡＥセンサ２０ｘ，２０ｙは、ニーディングディスク４６の上流側と下流側に設置される。したがって、ニーディングディスク４６における未溶融な樹脂原料の圧潰の発生位置を、より一層確実に検出することができる。
【0101】
［第３の実施形態］
本開示の第３の実施形態は、第２の実施形態と同様に、二軸押出成形機３０の筐体３２の表面に設置した２個のＡＥセンサ２０ｘ，２０ｙで、二軸押出成形機３０の異常の発生箇所を推定するものである。なお、第３の実施形態は、第２の実施形態とは、信号処理の方法が異なる。
本開示の第３の実施形態は、第２の実施形態と同様に、二軸押出成形機３０の筐体３２の表面に設置した２個のＡＥセンサ２０ｘ，２０ｙで、二軸押出成形機３０の異常の発生箇所を推定するものである。なお、第３の実施形態は、第２の実施形態とは、信号処理の方法が異なる。
【0102】
押出成形機を用いた部品成形は、一般に連続的に行われて、例えば、長いチューブ状の部品が成形される。すなわち、押出成形機が２４時間、１週間、１ヶ月等に亘って連続運転している状態であっても、異常の発生を監視し続ける必要がある。ＡＥセンサの出力を長期間に亘って監視し続けるためには、樹脂原料が連続的に投入され続ける状態、すなわち、溶融状態の樹脂原料と未溶融状態の樹脂原料とが混在している状態で監視を行う必要がある。このような状態にあっては、樹脂原料の溶融状態の変化や二軸押出成形機の動作状態の変化等に応じて、ＡＥセンサの出力は常に変動する。したがって、ＡＥ出力の大きさを判定する際には、単なる出力の変動であるのか、それとも異常に伴う出力の変動であるのかを識別できるのが望ましい。
【0103】
第３の実施形態に係る二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ｃ（図１４参照）は、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）の状態変化に伴う変動が生じた場合であっても、異常に伴う変動のみを検出する。
【0104】
二軸押出成形機３０の状態変化に伴うＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）の変動は、一般に時刻に対して緩やかであるのに対して、二軸押出成形機３０の異常に伴うＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）の変動は、時刻に対して急激である。異常検出装置５０ｃは、このようなＡＥ出力の変動状態の違いを利用して、異常に伴う変動のみを検出する。観測波形の時間変化が緩やかであるか否かは、一般には周波数分析を行って評価するが、本実施形態では、異常検出装置５０ｃの処理量を小さくするために、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）と、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）の移動平均値との差分値、すなわち、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）の変動量を用いて評価する。
【0105】
ＡＥ出力Ｍ１（ｔ）の移動平均値は、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ）を平滑化した波形となる。したがって、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ）とＡＥ出力Ｍ１（ｔ）の移動平均値との差分値は、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ）が緩やかに変動しているときは小さい値となる。一方、前記差分値は、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ）が急激に変化しているときは大きい値となる。すなわち、差分値は、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ）の変動量を表す出力である。この出力（差分値）を、閾値と比較することによって、異常が発生した可能性のある時刻を検出することができる。
【0106】
異常が発生した可能性のある時刻を検出した後で、当該時刻以降の差分値を閾値処理することによって、第１及び第２の実施形態で説明したのと同様に、異常の種類（樹脂原料の圧潰か、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６の金属摩耗か）を判定する。なお、差分値を閾値処理する際の閾値は、第１及び第２の実施形態で説明した閾値（第１の閾値Ｔｈ１及び第２の閾値Ｔｈ２）を用いるが、各閾値の具体的な値は、第１及び第２の実施形態で用いた値とは異なり、事前に評価実験等を行って、出力（差分値）の状態、すなわち、元のＡＥ出力Ｍ（ｔ）の平滑化度合に応じて設定することができる。具体的には、差分値の平滑化度合が高いほど、第１の閾値Ｔｈ１及び第２の閾値Ｔｈ２は、より小さい値に設定するのが望ましい。
【0107】
［異常検出方法の説明］
以下、本実施形態における異常検出方法について、より具体的に説明する。図１３は、連続監視時のＡＥ出力波形の説明図である。一般に、二軸押出成形機３０を連続監視した際に得られるＡＥ出力Ｍ（ｔ）には、出力が緩やかに変動する領域α１，α２が発生する。領域α１，α２は、例えば、新たな樹脂原料を投入した場合や、二軸押出成形機３０の温度が変化した場合等の二軸押出成形機３０の状態変化が発生した場合に出現する。
以下、本実施形態における異常検出方法について、より具体的に説明する。図１３は、連続監視時のＡＥ出力波形の説明図である。一般に、二軸押出成形機３０を連続監視した際に得られるＡＥ出力Ｍ（ｔ）には、出力が緩やかに変動する領域α１，α２が発生する。領域α１，α２は、例えば、新たな樹脂原料を投入した場合や、二軸押出成形機３０の温度が変化した場合等の二軸押出成形機３０の状態変化が発生した場合に出現する。
【0108】
二軸押出成形機３０の異常に伴って発生するＡＥ波Ｗは、前記した状態変化に重畳する形で観測される。すなわち、図１３に示す領域β１，β２，β３が、二軸押出成形機３０の異常に伴って発生する波形である。
【0109】
このように、二軸押出成形機３０の異常に伴って発生する波形は、二軸押出成形機３０の状態変化に伴うＡＥ出力Ｍ（ｔ）に重畳する形で出現するため、領域β１，β２，β３を検出するためには、可変閾値を用いた閾値処理を行うのが望ましい。
【0110】
しかしながら、二軸押出成形機３０の状態変化に伴って発生するＡＥ出力Ｍ（ｔ）のレベルは予測できないため、本実施形態では、以下の方法によって、二軸押出成形機３０の異常の発生を検出する。
【0111】
一般に、二軸押出成形機３０の状態変化に伴うＡＥ出力Ｍ（ｔ）の変動は、異常の発生に伴うＡＥ出力Ｍ（ｔ）の変動に比べて緩やかである。そのため、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）の変動の傾向を捉えて、二軸押出成形機３０の状態変化に伴うＡＥ出力Ｍ（ｔ）の変動と、異常の発生に伴うＡＥ出力Ｍ（ｔ）の変動とを識別することができる。
【0112】
信号波形の変化の傾向を分析する方法には様々なものがあるが、本実施形態では、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）自身とＡＥ出力Ｍ（ｔ）の移動平均値との差分値に基づいた識別を行う。移動平均とは、系列データを平滑化する手法の一つである。
【0113】
時刻ｔにおけるＡＥ出力Ｍ（ｔ）の移動平均値を、ＭＡ（Ｍ（ｔ））で表すことにする。そして、移動平均値ＭＡ（Ｍ（ｔ））は、式（５）で算出するものとする。
【0114】
ＭＡ（Ｍ（ｔ））＝（Ｍ（ｔ－（ｎ－１）Δｔ）＋…＋Ｍ（ｔ））／ｎ ・・・（５）
【0115】
ここで、Δｔは、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）のサンプリング間隔である。式（５）は、時刻ｔを含むｎ個（ｎ＝２，３，…）のＡＥ出力Ｍ（ｔ）の平均値を、時刻ｔにおける移動平均値にすることを表す。
【0116】
本実施形態では、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）と移動平均値ＭＡ（Ｍ（ｔ））との差分値Ｅが、予め設定した第１の閾値Ｔｈ１以上であるか否かを判定する。第１の閾値Ｔｈ１は、予め設定された閾値であるが、具体的な第１の閾値Ｔｈ１の値は、第１及び第２の実施形態で用いた値とは異なり、本実施形態独自の値である。すなわち、本実施形態における第１の閾値Ｔｈ１は、時系列データである差分値Ｅの中から、樹脂原料の圧潰が発生した際に生じる差分値Ｅを検出可能な値に設定することができる。具体的には、本実施形態における第１の閾値Ｔｈ１は、差分値Ｅの状態、すなわちＡＥ出力Ｍ（ｔ）の平滑化度合に応じて設定するのが望ましい。
【0117】
差分値Ｅが第１の閾値Ｔｈ１以上である場合は、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）に短時間で大きな変動が発生している、すなわち、時刻ｔにおいて、二軸押出成形機３０に異常が発生している可能性が高いと判断する。一方、差分値Ｅが第１の閾値Ｔｈ１よりも小さい場合は、時刻ｔにおいて、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）が安定している、又はＡＥ出力Ｍ（ｔ）に、二軸押出成形機３０の状態変化に伴う緩やかな変動が発生していると判断する。
【0118】
なお、移動平均値ＭＡ（Ｍ（ｔ））を計算する時間範囲は、事前に評価実験等を行って決定すればよい。移動平均値ＭＡ（Ｍ（ｔ））を計算する時間範囲を決定する際には、二軸押出成形機３０の状態変化に伴って発生するＡＥ出力Ｍ（ｔ）の周波数成分と、二軸押出成形機３０の異常によって発生するＡＥ出力Ｍ（ｔ）の周波数成分とを考慮するのが望ましい。移動平均値ＭＡ（Ｍ（ｔ））を算出する時間範囲を広く設定するほど、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）の高い周波数成分が除去される（平滑化効果が高い）。したがって、移動平均値ＭＡ（Ｍ（ｔ））を算出した際に、二軸押出成形機３０の状態変化に伴うＡＥ出力Ｍ（ｔ）の周波数成分が残って、二軸押出成形機３０の異常に伴うＡＥ出力Ｍ（ｔ）の周波数成分がカットされるように、移動平均値ＭＡ（Ｍ（ｔ））を算出する時間範囲を設定するのが望ましい。
【0119】
そして、差分値Ｅが、時刻ｔにおいて第１の閾値Ｔｈ１以上である場合には、さらに、時刻ｔ以降の差分値Ｅが、第１の閾値Ｔｈ１よりも大きい第２の閾値Ｔｈ２未満であるかを判定する。
【0120】
そして、差分値Ｅが第１の閾値Ｔｈ１以上になってから、第２の閾値Ｔｈ２を超えない場合は、二軸押出成形機３０において圧潰が発生したと判定する。また、差分値Ｅが第２の閾値Ｔｈ２以上になった場合は、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６に金属摩耗が発生したと判定する。第２の閾値Ｔｈ２は、第１及び第２の実施形態で説明した第２の閾値Ｔｈ２と同じように、予め設定された閾値である。具体的な第２の閾値Ｔｈ２の値は、第１及び第２の実施形態で用いた値とは異なり、本実施形態独自の値である。すなわち、本実施形態における第２の閾値Ｔｈ２は、時系列データである差分値Ｅの中から、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６に金属摩耗が発生した際に生じる差分値Ｅを検出可能な値に設定することができる。具体的には、本実施形態における第２の閾値Ｔｈ２は、差分値Ｅの状態、すなわちＡＥ出力Ｍ（ｔ）の平滑化度合に応じて設定するのが望ましい。
【0121】
なお、前記した異常検出方法は一例であって、これ以外の方法で異常の発生を検出してもよい。例えば、移動平均値を用いる代わりに、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）の値そのものから、直接異常の発生を検出してもよい。
【0122】
すなわち、時刻ｔにおけるＡＥ出力Ｍ（ｔ）と、所定時間ｎΔｔ（ｎ＝１，２，…）だけ過去のＡＥ出力Ｍ（ｔ－ｎΔｔ）と、の差分値Ｍ（ｔ）－Ｍ（ｔ－ｎΔｔ）に対して、前記したのと同様に、所定の閾値（例えば所定値Ｓ）による閾値処理を行うことによって、異常が発生しているか否かを判定してもよい。
【0123】
この場合、過去のＡＥ出力Ｍ（ｔ－ｎΔｔ）と現在のＡＥ出力Ｍ（ｔ）との間に所定値Ｓを超える変動があった場合、すなわち、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）の急峻な変動があった場合に、時刻ｔにおいて異常が発生した可能性があると判定する。一方、過去のＡＥ出力Ｍ（ｔ－ｎΔｔ）と現在のＡＥ出力Ｍ（ｔ）との間に所定値Ｓを超える変動がない場合、すなわち、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）の急峻な変動がない場合には、時刻ｔにおいて異常が発生したと判定しない。
【0124】
そして、異常が発生した可能性があると判定された時刻ｔにおけるＡＥ出力Ｍ（ｔ）の値が、第１の閾値Ｔｈ１を超えており、なおかつ第２の閾値Ｔｈ２を超えない場合に、時刻ｔにおいて圧潰が発生したと判定する。
【0125】
また、異常が発生した可能性があると判定された時刻ｔにおけるＡＥ出力Ｍ（ｔ）の値が、第２の閾値Ｔｈ２を超えた場合に、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６に金属摩耗が発生したと判定する。なお、第１の閾値Ｔｈ１及び第２の閾値Ｔｈ２は、前記したように、本実施形態を実施するのに適した値に設定される。
【0126】
このようにして、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）の値そのものを分析することによって、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）がレベル変動を含む場合であっても、二軸押出成形機３０の異常の発生を確実に検出することができる。なお、どのくらい過去のＡＥ出力を参照するか、すなわち式（５）におけるｎ（ｎ＝２，３，…）の値は、予め評価実験等を行って、異常に伴って発生するＡＥ波Ｗを検出できるように設定すればよい。
【0127】
なお、発明者らは、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６の金属摩耗が発生した際には、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６と筐体３２の内壁とが接触するため可聴音が観測されることを確認している。すなわち、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）の周波数成分を分析して、可聴周波数の成分が多く含まれている場合には、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６に金属摩耗が発生していると判定してもよい。
【0128】
異常検出装置５０ｃは、前記した一連の判定を、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）の両方に対してそれぞれ行う。そして、異常が発生した時間差を測定することによって、第２の実施形態で説明したように、異常の発生箇所を特定することができる。
【0129】
［異常検出装置のハードウェア構成の説明］
以下、第３の実施形態に係る二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ｃについて説明する。なお、異常検出装置５０ｃのハードウェア構成は、異常検出装置５０ｂの記憶部１４（図９参照）が、異常検出装置５０ｃの全体の動作を管理する制御プログラムＰ３（非図示）を備える点を除いて、第２の実施形態で説明した異常検出装置５０ｂと同じであるため、説明は省略する。
以下、第３の実施形態に係る二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ｃについて説明する。なお、異常検出装置５０ｃのハードウェア構成は、異常検出装置５０ｂの記憶部１４（図９参照）が、異常検出装置５０ｃの全体の動作を管理する制御プログラムＰ３（非図示）を備える点を除いて、第２の実施形態で説明した異常検出装置５０ｂと同じであるため、説明は省略する。
【0130】
［異常検出装置の機能構成の説明］
図１４は、第３の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置の機能構成図である。異常検出装置５０ｃの制御部１３は、制御プログラムＰ３をＲＡＭ１３ｃに展開して動作させることによって、図１４に示す信号取得部５１ｂと、判定部５３ｃと、報知部５４ｂとを機能部として実現する。信号取得部５１ｂと報知部５４ｂとは、第２の実施形態で説明した異常検出装置５０ｂが備える各部位と同じ機能を備える。
図１４は、第３の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置の機能構成図である。異常検出装置５０ｃの制御部１３は、制御プログラムＰ３をＲＡＭ１３ｃに展開して動作させることによって、図１４に示す信号取得部５１ｂと、判定部５３ｃと、報知部５４ｂとを機能部として実現する。信号取得部５１ｂと報知部５４ｂとは、第２の実施形態で説明した異常検出装置５０ｂが備える各部位と同じ機能を備える。
【0131】
判定部５３ｃは、更に、移動平均値算出部５５ａと、閾値処理部５５ｂと、位置推定部５５ｃとを備える。
【0132】
移動平均値算出部５５ａは、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）のそれぞれに対して、移動平均値ＭＡ（Ｍ１（ｔ）），ＭＡ（Ｍ２（ｔ））を算出する。具体的な算出方法は、前記した通りである。
【0133】
閾値処理部５５ｂは、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ）と移動平均値ＭＡ（Ｍ１（ｔ））との差分値Ｅ１と、ＡＥ出力Ｍ２（ｔ）と移動平均値ＭＡ（Ｍ２（ｔ））との差分値Ｅ２とが、閾値（第１の閾値Ｔｈ１及び第２の閾値Ｔｈ２）以上であるか否かを判定する閾値処理を行う。具体的な処理の内容は、第１の実施形態において、判定部５３ａが行う処理と同じである。
【0134】
位置推定部５５ｃは、差分値Ｅ１，Ｅ２が、それぞれ第１の閾値Ｔｈ１を最初に超えた時間差、又は第１の閾値Ｔｈ１よりも大きい第２の閾値Ｔｈ２を最初に超えた時間差に基づいて、二軸押出成形機３０の異常の発生箇所を推定する。具体的な推定方法は、第２の実施形態において、判定部５３ｂが行う処理と同じである。
【0135】
［異常検出装置が行う処理の流れの説明］
図１５を用いて、第３の実施形態に係る二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ｃが行う処理の流れを説明する。図１５は、第３の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図１５を用いて、第３の実施形態に係る二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ｃが行う処理の流れを説明する。図１５は、第３の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【0136】
信号取得部５１ｂは、記憶部１４からＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）を取得する（ステップＳ３０）。なお、異常検出装置５０ｃは、予め記憶部１４に記憶した所定時間分のＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）を処理するものとする。なお、ＡＥセンサ２０ｘ，２０ｙの出力をリアルタイムで取得してもよい。
【0137】
移動平均値算出部５５ａは、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ）の移動平均値ＭＡ（Ｍ１（ｔ））と、ＡＥ出力Ｍ２（ｔ）の移動平均値ＭＡ（Ｍ２（ｔ））とを算出する（ステップＳ３１）。
【0138】
閾値処理部５５ｂは、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ）と移動平均値ＭＡ（Ｍ１（ｔ））との差分値Ｅ１が第１の閾値Ｔｈ１以上となる時刻ｔ１があるかを判定する（ステップＳ３２）。差分値Ｅ１が第１の閾値Ｔｈ１以上となる時刻ｔ１があると判定される（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）とステップＳ３３に進む。一方、差分値Ｅ１が第１の閾値Ｔｈ１以上となる時刻ｔ１があると判定されない（ステップＳ３２：Ｎｏ）と、ステップＳ３０に戻り、時刻ｔを更新して、取得したＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）に対して処理を継続する。
【0139】
ステップＳ３２においてＹｅｓと判定されると、閾値処理部５５ｂは、時刻ｔ１以降の所定時間内に、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ）と移動平均値ＭＡ（Ｍ１（ｔ））との差分値Ｅ１が第２の閾値Ｔｈ２以上となる時刻ｔ１があるかを判定する（ステップＳ３３）。差分値Ｅ１が第２の閾値Ｔｈ２以上となる時刻ｔ１があると判定される（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）とステップＳ３４に進む。一方、差分値Ｅ１が第２の閾値Ｔｈ２以上となる時刻ｔ１があると判定されない（ステップＳ３３：Ｎｏ）とステップＳ３６に進む。
【0140】
ステップＳ３３においてＹｅｓと判定されると、閾値処理部５５ｂは、時刻ｔ１以降の所定時間内に、ＡＥ出力Ｍ２（ｔ）と移動平均値ＭＡ（Ｍ２（ｔ））との差分値Ｅ２が第２の閾値Ｔｈ２以上となる時刻ｔ２があるかを判定する（ステップＳ３４）。差分値Ｅ２が第２の閾値Ｔｈ２以上となる時刻ｔ２があると判定される（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）とステップＳ３５に進む。一方、差分値Ｅ２が第２の閾値Ｔｈ２以上となる時刻ｔ２があると判定されない（ステップＳ３４：Ｎｏ）とステップＳ３６に進む。
【0141】
ステップＳ３４においてＹｅｓと判定されると、位置推定部５５ｃは、時刻ｔ１と時刻ｔ２の時間差を用いて、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６の金属摩耗の発生位置を推定する（ステップＳ３５）。その後、ステップＳ３８に進む。
【0142】
ステップＳ３３でＮｏと判定されるか、又はステップＳ３４でＮｏと判定されると、閾値処理部５５ｂは、時刻ｔ１以降の所定時間内に、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ）と移動平均値ＭＡ（Ｍ２（ｔ））との差分値Ｅ２が第１の閾値Ｔｈ１以上となる時刻ｔ２があるかを判定する（ステップＳ３６）。差分値Ｅ２が第１の閾値Ｔｈ１以上となる時刻ｔ２があると判定される（ステップＳ３６：Ｙｅｓ）とステップＳ３７に進む。一方、差分値Ｅ２が第１の閾値Ｔｈ１以上となる時刻ｔ２があると判定されない（ステップＳ３６：Ｎｏ）と、ステップＳ３０に戻り、時刻ｔを更新して、取得したＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）に対して処理を継続する。
【0143】
ステップＳ３６においてＹｅｓと判定されると、位置推定部５５ｃは、時刻ｔ１と時刻ｔ２の時間差を用いて、未溶融の樹脂原料の圧潰が発生している位置を推定する（ステップＳ３７）。その後、ステップＳ３８に進む。
【0144】
ステップＳ３５又はステップＳ３７に続いて、報知部５４ｂは、二軸押出成形機３０に異常が発生していること、及び当該異常の発生位置を示す報知を行う（ステップＳ３８）。その後、異常検出装置５０ｂは、図１５の処理を終了する。なお、実際は、二軸押出成形機３０は連続稼働しているため、異常検出装置５０ｃは、再びステップＳ３０に戻り、新たなＡＥ出力Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ）を取得して、図１５の処理を継続する。
【0145】
以上説明したように、第３の実施形態の異常検出装置５０ｃにおいて、信号取得部５１ｂ（取得部）は、投入された樹脂原料を溶融して混練する二軸押出成形機３０（押出成形機）が稼働状態にあるときに、当該二軸押出成形機３０の筐体３２の表面に設置したＡＥセンサ２０ｘのＡＥ出力Ｍ１（ｔ）及びＡＥセンサ２０ｙのＡＥ出力Ｍ２（ｔ）を取得する。そして、移動平均値算出部５５ａは、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ）及びＡＥ出力Ｍ２（ｔ）の移動平均値ＭＡ（Ｍ１（ｔ）），ＭＡ（Ｍ２（ｔ））を算出する。そして、閾値処理部５５ｂは、ＡＥ出力Ｍ１（ｔ）と移動平均値ＭＡ（Ｍ１（ｔ））との差分値Ｅ１（ＡＥ出力Ｍ１（ｔ）の変動量）と、第１の閾値Ｔｈ１及び第２の閾値Ｔｈ２と、の関係に基づいて、時刻ｔ１において二軸押出成形機３０に異常が発生しているかを判定する。また、閾値処理部５５ｂは、ＡＥ出力Ｍ２（ｔ）と移動平均値ＭＡ（Ｍ２（ｔ））との差分値Ｅ２（ＡＥ出力Ｍ２（ｔ）の変動量）と、第１の閾値Ｔｈ１及び第２の閾値Ｔｈ２と、の関係に基づいて、時刻ｔ２において二軸押出成形機３０に異常が発生しているかを判定する。そして、時刻ｔ１及び時刻ｔ２において異常が発生したと判定された場合に、位置推定部５５ｃは、時刻ｔ１と時刻ｔ２との時間差に基づいて、二軸押出成形機３０の異常の発生箇所を推定する。したがって、連続運転中の二軸押出成形機３０の異常の発生を確実に検出することができるとともに、異常の発生位置を推定することができる。特に、二軸押出成形機３０の状態変化に伴うレベル変動が発生した場合であっても、二軸押出成形機３０に異常が発生したことを確実に検出することができるため、二軸押出成形機３０を、長時間に亘って連続稼働させた状態で、異常の検出を行うことができる。
【0146】
また、第３の実施形態の異常検出装置５０ｃにおいて、閾値処理部５５ｂ（判定部５３ｃ）は、時刻ｔにおけるＡＥ出力Ｍ（ｔ）と、所定時間ｎΔｔ（ｎ＝１，２，…）だけ過去のＡＥ出力Ｍ（ｔ－ｎΔｔ）と、の差分値（Ｍ（ｔ）－Ｍ（ｔ－ｎΔｔ））が所定値Ｓよりも大きい場合に、時刻ｔにおいて異常が発生したと判定してもよい。そして、閾値処理部５５ｂは、異常が発生したと判定された時刻ｔにおけるＡＥ出力Ｍ（ｔ）が、第１の閾値Ｔｈ１を超えて第２の閾値Ｔｈ２を超えない場合に、時刻ｔにおいて樹脂原料の圧潰が発生したと判定してもよい。そして、閾値処理部５５ｂは、異常が発生したと判定された時刻ｔにおけるＡＥ出力Ｍ（ｔ）が、第２の閾値Ｔｈ２を超えた場合に、スクリュ４４又は筐体３２（バレル）又はニーディングディスク４６に金属摩耗が発生したと判定してもよい。したがって、二軸押出成形機３０の状態変化に伴うレベル変動が発生した場合であっても、二軸押出成形機３０に異常が発生したことを確実に検出することができるため、二軸押出成形機３０を、長時間に亘って連続稼働させた状態で、異常の検出を行うことができる。
【0147】
［第４の実施形態］
前記した第１の実施形態から第３の実施形態にあっては、未溶融の樹脂原料の圧潰と、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスクの金属摩耗とが同時に発生した場合に、両者を識別して検出することはできなかった。即ち、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）の絶対値が大きいスクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスクの金属摩耗を検出することはできるが、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）の絶対値が小さい樹脂原料の圧潰が発生していることを示す信号は、金属摩耗が発生した際のＡＥ出力Ｍ（ｔ）に埋もれてしまう。
前記した第１の実施形態から第３の実施形態にあっては、未溶融の樹脂原料の圧潰と、スクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスクの金属摩耗とが同時に発生した場合に、両者を識別して検出することはできなかった。即ち、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）の絶対値が大きいスクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスクの金属摩耗を検出することはできるが、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）の絶対値が小さい樹脂原料の圧潰が発生していることを示す信号は、金属摩耗が発生した際のＡＥ出力Ｍ（ｔ）に埋もれてしまう。
【0148】
本開示の第４の実施形態は、未溶融の樹脂原料の圧潰と、金属摩耗とが同時に発生した場合に、両者を識別して検出することが可能な二軸押出成形機の異常検出装置５０ｄの例である。
【0149】
なお、異常検出装置５０ｄのハードウェア構成は、異常検出装置５０ａの記憶部１４（図６参照）が、異常検出装置５０ｄの全体の動作を管理する、非図示の制御プログラムＰ４を備える点を除いて、第１の実施形態で説明した異常検出装置５０ａと同じであるため、説明は省略する。
【0150】
【0151】
異常検出装置５０ｄの制御部１３は、制御プログラムＰ４をＲＡＭ１３ｃに展開して動作させることによって、図１６に示す信号取得部５１ａと、判定部５３ｄと、報知部５４ａとを機能部として実現する。信号取得部５１ａと報知部５４ａとは、第１の実施形態で説明した異常検出装置５０ａが備える各部位と同じ機能を備える。
【0152】
判定部５３ｄは、更に、ＦＦＴ実行部５６ａと、圧潰発生判定部５６ｂと、ＢＰＦ処理部５６ｃと、ＩＦＦＴ実行部５６ｄと、摩耗発生判定部５６ｅとを備える。
【0153】
ＦＦＴ実行部５６ａは、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）に対して離散フーリエ変換を行い、パワースペクトルＭ（ｆ）を算出する。具体的には、ＦＦＴ実行部５６ａは、まず、有限長の波形を離散フーリエ変換することによって、波形の接続位置において実在しない周波数成分が発生するのをできるだけ抑制するために、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）に対して、ガウス窓やハミング窓等の窓関数を作用させる。そして、ＦＦＴ実行部５６ａは、窓関数を作用させたＡＥ出力Ｍ（ｔ）に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を行う。なお、ＦＦＴ実行部５６ａは、本開示における算出部の一例である。
【0154】
圧潰発生判定部５６ｂは、パワースペクトルＭ（ｆ）に基づいて、樹脂原料の圧潰が発生したかを判定する。具体的には、圧潰発生判定部５６ｂは、パワースペクトルＭ（ｆ）のうち、所定の周波数帯域のパワーが、第３の閾値Ｔｈ３を超えている場合に、未溶融の樹脂原料の圧潰が発生したと判定する。なお、圧潰発生判定部５６ｂは、本開示における第１の判定部の一例である。なお、所定の周波数帯域、及び第３の閾値Ｔｈ３は、例えば樹脂原料の種類や二軸押出成形機３０の運転条件等に応じて設定される。
【0155】
ＢＰＦ処理部５６ｃは、パワースペクトルＭ（ｆ）に対して、所定の周波数帯域のみをカットするバンドパスフィルタ（Band Pass Filter）を作用させる。なお、ＢＰＦ処理部５６ｃは、本開示における減算部の一例である。
【0156】
ＩＦＦＴ実行部５６ｄは、パワースペクトルＭ（ｆ）から所定の周波数帯域のパワーを差し引いたパワースペクトルＮ（ｆ）に対して、逆離散フーリエ変換を行い、時間信号であるＡＥ出力Ｎ（ｔ）を算出する。
【0157】
摩耗発生判定部５６ｅは、ＡＥ出力Ｎ（ｔ）に対して、金属摩耗が発生しているかを判定する。具体的には、摩耗発生判定部５６ｅは、ＡＥ出力Ｎ（ｔ）が第２の閾値Ｔｈ２を超えた場合に、樹脂原料を上流側から下流側へ搬送するスクリュ又は筐体（バレル）又は樹脂原料を混練するニーディングディスクの金属摩耗が発生したと判定する。なお、摩耗発生判定部５６ｅは、本開示における第２の判定部の一例である。
【0158】
［異常検出方法の説明］
図１７、図１８を用いて、二軸押出成形機３０が出力するＡＥ出力Ｍ（ｔ）の具体例を説明する。図１７は、二軸押出成形機が出力するＡＥ出力の一例を示す図である。図１８は、図１７に示した各ＡＥ出力のパワースペクトルの一例を示す図である。
図１７、図１８を用いて、二軸押出成形機３０が出力するＡＥ出力Ｍ（ｔ）の具体例を説明する。図１７は、二軸押出成形機が出力するＡＥ出力の一例を示す図である。図１８は、図１７に示した各ＡＥ出力のパワースペクトルの一例を示す図である。
【0159】
本開示の発明者は、二軸押出成形機３０が実際に出力するＡＥ出力Ｍ（ｔ）を観測して、図１７に示すＡＥ出力波形Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を得た。ＡＥ出力波形Ｗ１は、樹脂ペレットを投入しておらず、金属摩耗が発生していない場合に得られるＡＥ出力の例である。ＡＥ出力波形Ｗ２は、樹脂ペレットを投入しておらず、金属摩耗が発生している場合に得られるＡＥ出力の例である。ＡＥ出力波形Ｗ３は、樹脂ペレットを投入して圧潰が発生しており、なおかつ金属摩耗が発生している場合に得られるＡＥ出力の例である。
【0160】
なお、図１７は、２０μｓｅｃ毎のＡＥ出力Ｍ（ｔ）を約５００００点（約１ｓｅｃ分）計測した結果である。
【0161】
【0162】
図１８のパワースペクトルＸ３とパワースペクトルＸ１，Ｘ２との比較から、本開示の発明者は、樹脂原料の圧潰が発生すると、特定の周波数帯域のパワースペクトルが出現することを発見した。具体的には、図１８のパワースペクトルＸ３は、パワースペクトルＸ１，Ｘ２と比較すると、周波数帯域４５ｋＨｚ±５ｋＨｚの帯域（図１８の周波数区間Ｇ）に小さいピークを呈することを発見した。
【0163】
圧潰発生判定部５６ｂは、パワースペクトルＸ３の所定の周波数帯域４５ｋＨｚ±５ｋＨｚの帯域において、第３の閾値Ｔｈ３に対して、Ｍ（ｆ）≧Ｔｈ３を満たすパワースペクトルが存在する場合に、樹脂原料の圧潰が発生していると判定する。なお、所定の周波数帯域及び第３の閾値Ｔｈ３は、前記したように、使用する樹脂原料の材質や二軸押出成形機３０の運転条件等によって変動するため、事前の評価実験等によって、信号波形の特徴を確認した上で、適切な値に設定される。
【0164】
ＢＰＦ処理部５６ｃは、パワースペクトルＸ３に対して、周波数帯域４５ｋＨｚ±５ｋＨｚの帯域のパワースペクトルをカットするバンドパスフィルタを作用させる。ＢＰＦ処理部５６ｃの作用によって、パワースペクトルＮ（ｆ）が得られるものとする。
【0165】
ＩＦＦＴ実行部５６ｄは、パワースペクトルＮ（ｆ）に対して、逆離散フーリエ変換を行う。これによって、樹脂原料の圧潰の発生に伴って発生するＡＥ波が除去された、時間信号であるＡＥ出力Ｎ（ｔ）が得られる。
【0166】
摩耗発生判定部５６ｅは、第１の実施形態で説明したように、ＡＥ出力Ｎ（ｔ）が第２の閾値Ｔｈ２を超えているかを判定する。そして、ＡＥ出力Ｎ（ｔ）が第２の閾値Ｔｈ２を超えている場合に、金属摩耗が発生していると判定する。
【0167】
［異常検出装置が行う処理の流れの説明］
図１９を用いて、第４の実施形態に係る二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ｄが行う処理の流れを説明する。図１９は、第４の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図１９を用いて、第４の実施形態に係る二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ｄが行う処理の流れを説明する。図１９は、第４の実施形態に係る二軸押出成形機の異常検出装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【0168】
信号取得部５１ａは、記憶部１４からＡＥ出力Ｍ（ｔ）を取得する（ステップＳ４０）。なお、ここで取得するＡＥ出力Ｍ（ｔ）は、ステップＳ４１において離散フーリエ変換が可能なサンプリング点数分の波形である。
【0169】
ＦＦＴ実行部５６ａは、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）に対して離散フーリエ変換を行い、パワースペクトルＭ（ｆ）を算出する（ステップＳ４１）。なお、離散フーリエ変換は、ＦＦＴによって行う。
【0170】
圧潰発生判定部５６ｂは、所定の周波数ｆ１において、Ｍ（ｆ１）≧Ｔｈ３を満たすか（より正確には、所定の周波数帯域ｆ１±Δｆに対して、Ｍ（ｆ１）≧Ｔｈ３を満たす周波数が存在するか）を判定する（ステップＳ４２）。所定の周波数ｆ１において、Ｍ（ｆ１）≧Ｔｈ３を満たすと判定される（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）とステップＳ４３に進む。一方、所定の周波数ｆ１において、Ｍ（ｆ１）≧Ｔｈ３を満たすと判定されない（ステップＳ４２：Ｎｏ）とステップＳ４４に進む。
【0171】
ステップＳ４２においてＹｅｓと判定されると、圧潰発生判定部５６ｂは、樹脂原料の圧潰が発生していると判定する（ステップＳ４３）。
【0172】
ステップＳ４２においてＮｏと判定されるか、又はステップＳ４３に続いて、ＢＰＦ処理部５６ｃは、パワースペクトルＭ（ｆ）に対して、圧潰の発生を示す周波数帯域を除去するバンドパスフィルタを作用させて、パワースペクトルＮ（ｆ）を算出する（ステップＳ４４）。ＢＰＦ処理部５６ｃは、具体的には、圧潰の発生を示す中心周波数をｆ１としたとき、ｆ１±Δｆの周波数領域を除去する。
【0173】
ＩＦＦＴ実行部５６ｄは、パワースペクトルＮ（ｆ）に対して逆離散フーリエ変換を行い、ＡＥ出力Ｎ（ｔ）を算出する（ステップＳ４５）。
【0174】
摩耗発生判定部５６ｅは、時刻ｔ以降の所定時間ｔａ内に、Ｎ（ｔ）≧Ｔｈ２を満たす時刻ｔがあるかを判定する（ステップＳ４６）。Ｎ（ｔ）≧Ｔｈ２を満たす時刻ｔがあると判定される（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）とステップＳ４７に進む。一方、Ｎ（ｔ）≧Ｔｈ２を満たす時刻ｔがあると判定されない（ステップＳ４６：Ｎｏ）とステップＳ４８に進む。
【0175】
ステップＳ４６においてＹｅｓと判定されると、摩耗発生判定部５６ｅは、二軸押出成形機３０のスクリュ４４又は筐体３２又はニーディングディスク４６に金属摩耗が発生していると判定する（ステップＳ４７）。
【0176】
ステップＳ４６においてＮｏと判定されるか、又はステップＳ４７に続いて、報知部５４ａは、圧潰又は摩耗の発生を報知する（ステップＳ４８）。なお、報知部５４ａは、ステップＳ４３とステップＳ４７においてなされた判定に基づいて報知を行うため、圧潰の発生と金属摩耗の発生とを識別して報知する。更に、報知部５４ａは、圧潰と金属摩耗がともに発生していることを報知する。
【0177】
なお、図１９は、説明を簡単にするため、１つのＡＥ出力Ｍ（ｔ）に対して異常検出を行う例を示したが、実際には、異常検出装置５０ｄは、ＡＥ出力の先頭の時刻ｔを、所定時間Δｔずつ加算しながら、所定時間Δｔずつずれた時間区間のＡＥ出力Ｍ（ｔ）を取得する毎に、図１９の処理を繰り返して実行する。
【0178】
以上説明したように、第４の実施形態の異常検出装置５０ｄにおいて、信号取得部５１ａ（取得部）は、投入された樹脂原料を溶融して混練する二軸押出成形機３０が稼働状態にあるときに、当該二軸押出成形機３０の筐体の表面に設置したＡＥセンサ２０が出力するＡＥ出力Ｍ（ｔ）を取得する。そして、ＦＦＴ実行部５６ａ（算出部）は、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）の周波数毎のパワースペクトルＭ（ｆ）を算出する。そして、圧潰発生判定部５６ｂ（第１の判定部）は、ＦＦＴ実行部５６ａが算出したパワースペクトルＭ（ｆ）のうち、所定の周波数帯域ｆ１±Δｆのパワーが第３の閾値を超えている場合に、未溶融の樹脂原料の圧潰が発生したと判定する。ＢＰＦ処理部５６ｃ（減算部）は、ＦＦＴ実行部５６ａが算出した周波数毎のパワースペクトルＭ（ｆ）から、所定の周波数帯域ｆ１±Δｆのパワースペクトルを差し引いたパワースペクトルＮ（ｆ）を算出する。そして、ＩＦＦＴ実行部５６ｄ（変換部）は、ＢＰＦ処理部５６ｃが算出したパワースペクトルＮ（ｆ）を時間信号に変換する。摩耗発生判定部５６ｅ（第２の判定部）は、ＩＦＦＴ実行部５６ｄが算出した時間信号が第２の閾値Ｔｈ２を超えた場合に、二軸押出成形機３０のスクリュ４４又は筐体３２（バレル）又はニーディングディスク４６に金属摩耗が発生したと判定する。
【0179】
したがって、樹脂材料の圧潰と金属摩耗とが同時に発生している場合であっても、それらが発生していることを、両者を識別して検出することができる。
【0180】
［第４の実施形態の第１の変形例］
第４の実施形態では、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）のパワースペクトルＭ（ｆ）に対して、未溶融の樹脂原料の圧潰が発生したことを示す信号を検出して、当該信号の成分を除去したパワースペクトルＮ（ｆ）を時間信号に変換した後、変換された時間信号の中に、金属摩耗が発生したことを示す情報が含まれているかを判定したが、この判定の順序を入れ替えてもよい。
第４の実施形態では、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）のパワースペクトルＭ（ｆ）に対して、未溶融の樹脂原料の圧潰が発生したことを示す信号を検出して、当該信号の成分を除去したパワースペクトルＮ（ｆ）を時間信号に変換した後、変換された時間信号の中に、金属摩耗が発生したことを示す情報が含まれているかを判定したが、この判定の順序を入れ替えてもよい。
【0181】
即ち、異常検出装置５０ｄは、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）のパワースペクトルＭ（ｆ）に対して、金属摩耗が発生したことを示す信号を検出して、当該信号の成分を除去したパワースペクトルＮ（ｆ）を時間信号に変換した後、変換された時間信号の中に、未溶融の樹脂原料の圧潰が発生したことを示す情報が含まれているかを判定してもよい。
【0182】
金属摩耗が発生したことは、例えば、図１８において、パワースペクトルＭ（ｆ）における所定の周波数帯域、例えば、周波数１０ｋＨｚ付近、又は２００ｋＨｚ付近の信号が、所定の閾値を超えているかによって判定することができる。なお、具体的な周波数帯域及び所定の閾値は、使用する樹脂原料の材質や二軸押出成形機３０の運転条件等によって変動するため、事前の評価実験等によって、信号波形の特徴を確認した上で、適切な値に設定される。
【0183】
図２０は、第４の実施形態の第１の変形例に係る二軸押出成形機の異常検出装置の機能構成図である。
【0184】
二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ｅは、信号取得部５１ａと、判定部５３ｅと、報知部５４ａとを備える。信号取得部５１ａと報知部５４ａの機能は、異常検出装置５０ｄと同じである。
【0185】
判定部５３ｅは、更に、ＦＦＴ実行部５６ａと、摩耗発生判定部５６ｆと、ＢＰＦ処理部５６ｃと、ＩＦＦＴ実行部５６ｄと、圧潰発生判定部５６ｇとを備える。
【0186】
摩耗発生判定部５６ｆは、パワースペクトルＭ（ｆ）に基づいて、金属摩耗が発生しているかを判定する。具体的には、摩耗発生判定部５６ｆは、パワースペクトルＭ（ｆ）のうち、所定の周波数帯域ｆ２±Δｆのパワーが第４の閾値Ｔｈ４を超えている場合に、金属摩耗が発生したと判定する。なお、摩耗発生判定部５６ｆは、本開示における第３の判定部の一例である。
【0187】
ＢＰＦ処理部５６ｃは、パワースペクトルＭ（ｆ）から、周波数帯域ｆ２±Δｆの帯域のパワースペクトルをカットするバンドパスフィルタを作用させる。ＢＰＦ処理部５６ｃの作用によって、パワースペクトルＮ（ｆ）が得られるものとする。
【0188】
ＩＦＦＴ実行部５６ｄは、パワースペクトルＮ（ｆ）に対して、逆離散フーリエ変換を行う。これによって、金属摩耗の発生に伴って発生するＡＥ波が除去された、時間信号であるＡＥ出力Ｎ（ｔ）が得られる。
【0189】
圧潰発生判定部５６ｇは、ＡＥ出力Ｎ（ｔ）に対して、樹脂原料の圧潰が発生したかを判定する。具体的には、圧潰発生判定部５６ｇは、ＡＥ出力Ｎ（ｔ）が第１の閾値Ｔｈ１を超えた場合に、樹脂原料の圧潰が発生したと判定する。なお、圧潰発生判定部５６ｇは、本開示における第４の判定部の一例である。
【0190】
異常検出装置５０ｅが行う処理の流れは、異常検出装置５０ｄが行う処理の流れ（図１９参照）とほぼ同じである。異なるのは、パワースペクトルＭ（ｆ）に基づいて金属摩耗が発生しているかを判定した後で、樹脂原料の圧潰が発生しているかを判定する点である。具体的には、パワースペクトルＭ（ｆ）から、金属摩耗に相当する周波数帯域のパワースペクトルをカットしたパワースペクトルＮ（ｆ）を算出して、当該パワースペクトルＮ（ｆ）を時間信号に変換した波形に対して、第１の実施形態で説明した方法を適用して、樹脂原料の圧潰が発生しているかを判定する。
【0191】
以上説明したように、第４の実施形態の第１の変形例の異常検出装置５０ｄにおいて、信号取得部５１ａ（取得部）は、投入された樹脂原料を溶融して混練する二軸押出成形機３０が稼働状態にあるときに、当該二軸押出成形機３０の筐体の表面に設置したＡＥセンサ２０が出力するＡＥ出力Ｍ（ｔ）を取得する。そして、ＦＦＴ実行部５６ａ（算出部）は、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）の周波数毎のパワースペクトルＭ（ｆ）を算出する。そして、摩耗発生判定部５６ｆ（第３の判定部）は、ＦＦＴ実行部５６ａが算出したパワースペクトルＭ（ｆ）のうち、所定の周波数帯域のパワーが第４の閾値Ｔｈ４を超えている場合に、二軸押出成形機３０のスクリュ４４又は筐体３２（バレル）又はニーディングディスク４６に金属摩耗が発生したと判定する。ＢＰＦ処理部５６ｃ（減算部）は、ＦＦＴ実行部５６ａが算出した周波数毎のパワースペクトルＭ（ｆ）から、金属摩耗の発生に対応する所定の周波数帯域のパワースペクトルを差し引いたパワースペクトルＮ（ｆ）を算出する。そして、ＩＦＦＴ実行部５６ｄ（変換部）は、ＢＰＦ処理部５６ｃが算出したパワースペクトルＮ（ｆ）を時間信号に変換する。圧潰発生判定部５６ｇ（第４の判定部）は、ＩＦＦＴ実行部５６ｄが算出した時間信号が第１の閾値Ｔｈ１を超えた場合に、樹脂原料の圧潰が発生したと判定する。
【0192】
したがって、樹脂材料の圧潰と金属摩耗とが同時に発生している場合であっても、それらが発生していることを、両者を識別して検出することができる。
【0193】
［第４の実施形態の第２の変形例］
第４の実施形態の第２の変形例の異常検出装置５０ｆは、パワースペクトルＭ（ｆ）のみに基づいて、樹脂原料の圧潰の発生の有無、および金属摩耗の発生の有無を判定する。
第４の実施形態の第２の変形例の異常検出装置５０ｆは、パワースペクトルＭ（ｆ）のみに基づいて、樹脂原料の圧潰の発生の有無、および金属摩耗の発生の有無を判定する。
【0194】
図２１は、第４の実施形態の第２の変形例に係る二軸押出成形機の異常検出装置の機能構成図である。
【0195】
二軸押出成形機３０の異常検出装置５０ｆは、信号取得部５１ａと、判定部５３ｆと、報知部５４ａとを備える。信号取得部５１ａと報知部５４ａの機能は、異常検出装置５０ｄと同じである。
【0196】
判定部５３ｆは、更に、ＦＦＴ実行部５６ａと、圧潰・摩耗発生判定部５６ｈとを備える。なお、ＦＦＴ実行部５６ａの機能は、異常検出装置５０ｄと同じである。
【0197】
圧潰・摩耗発生判定部５６ｈは、異常検出装置５０ｄが備える圧潰発生判定部５６ｂの機能と、異常検出装置５０ｅが備える摩耗発生判定部５６ｆの機能とを備える。なお、圧潰・摩耗発生判定部５６ｈは、本開示における第５の判定部の一例である。
【0198】
異常検出装置５０ｆにおいて、圧潰・摩耗発生判定部５６ｈは、ＦＦＴ実行部５６ａが算出したＡＥ出力Ｍ（ｔ）の周波数毎のパワーのうち、所定の周波数帯域のパワーが第３の閾値Ｔｈ３を超えている場合に、未溶融の樹脂原料の圧潰が発生したと判定する。また、圧潰・摩耗発生判定部５６ｈは、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）の周波数毎のパワーのうち、前記所定の周波数帯域とは異なる所定の周波数帯域のパワーが第４の閾値Ｔｈ４を超えている場合に、金属摩耗が発生したと判定する。
【0199】
図２２は、第４の実施形態の第２の変形例に係る二軸押出成形機の異常検出装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【0200】
信号取得部５１ａは、記憶部１４からＡＥ出力Ｍ（ｔ）を取得する（ステップＳ５０）。なお、ここで取得するＡＥ出力Ｍ（ｔ）は、ステップＳ５１において離散フーリエ変換が可能なサンプリング点数分の波形である。
【0201】
ＦＦＴ実行部５６ａは、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）に対して離散フーリエ変換を行い、パワースペクトルＭ（ｆ）を算出する（ステップＳ５１）。なお、離散フーリエ変換は、ＦＦＴによって行う。
【0202】
圧潰・摩耗発生判定部５６ｈは、所定の周波数ｆ１において、Ｍ（ｆ１）≧Ｔｈ３を満たすか（より正確には、所定の周波数帯域ｆ１±Δｆに対して、Ｍ（ｆ１）≧Ｔｈ３を満たす周波数が存在するか）を判定する（ステップＳ５２）。所定の周波数ｆ１において、Ｍ（ｆ１）≧Ｔｈ３を満たすと判定される（ステップＳ５２：Ｙｅｓ）とステップＳ５３に進む。一方、所定の周波数ｆ１において、Ｍ（ｆ１）≧Ｔｈ３を満たすと判定されない（ステップＳ５２：Ｎｏ）とステップＳ５４に進む。
【0203】
ステップＳ５２においてＹｅｓと判定されると、圧潰・摩耗発生判定部５６ｈは、樹脂原料の圧潰が発生していると判定する（ステップＳ５３）。
【0204】
ステップＳ５２においてＮｏと判定されるか、又はステップＳ５３に続いて、圧潰・摩耗発生判定部５６ｈは、所定の周波数ｆ２において、Ｍ（ｆ２）≧Ｔｈ４を満たすか（より正確には、所定の周波数帯域ｆ２±Δｆに対して、Ｍ（ｆ２）≧Ｔｈ４を満たす周波数が存在するか）を判定する（ステップＳ５４）。ここで、所定の周波数ｆ２は、ステップＳ５２における所定の周波数ｆ１とは異なる周波数である。所定の周波数ｆ２において、Ｍ（ｆ２）≧Ｔｈ４を満たすと判定される（ステップＳ５４：Ｙｅｓ）とステップＳ５５に進む。一方、所定の周波数ｆ２において、Ｍ（ｆ２）≧Ｔｈ４を満たすと判定されない（ステップＳ５４：Ｎｏ）とステップＳ５６に進む。
【0205】
ステップＳ５４においてＹｅｓと判定されると、圧潰・摩耗発生判定部５６ｈは、金属摩耗が発生していると判定する（ステップＳ５５）。
【0206】
ステップＳ５４においてＮｏと判定されるか、又はステップＳ５５に続いて、報知部５４ａは、圧潰又は金属摩耗の発生を報知する（ステップＳ５６）。なお、報知部５４ａは、ステップＳ５３とステップＳ５５においてなされた判定に基づいて報知を行うため、圧潰の発生と金属摩耗の発生とを識別して報知する。更に、報知部５４ａは、圧潰と金属摩耗がともに発生していることを報知する。
【0207】
以上説明したように、第４の実施形態の第２の変形例の異常検出装置５０ｆにおいて、信号取得部５１ａ（取得部）は、投入された樹脂原料を溶融して混練する二軸押出成形機３０が稼働状態にあるときに、当該二軸押出成形機３０の筐体の表面に設置したＡＥセンサ２０が出力するＡＥ出力Ｍ（ｔ）を取得する。そして、ＦＦＴ実行部５６ａ（算出部）は、ＡＥ出力Ｍ（ｔ）の周波数毎のパワースペクトルＭ（ｆ）を算出する。圧潰・摩耗発生判定部５６ｈ（第５の判定部）は、ＦＦＴ実行部５６ａが算出したパワースペクトルＭ（ｆ）のうち、所定の周波数帯域ｆ１±Δｆのパワーが第３の閾値を超えている場合に、未溶融の樹脂原料の圧潰が発生したと判定する。また、圧潰・摩耗発生判定部５６ｈは、ＦＦＴ実行部５６ａが算出したパワースペクトルＭ（ｆ）のうち、所定の周波数帯域ｆ２±Δｆのパワーが第４の閾値を超えている場合に、二軸押出成形機３０のスクリュ４４又は筐体３２（バレル）又はニーディングディスク４６に金属摩耗が発生したと判定する。
【0208】
したがって、樹脂材料の圧潰と金属摩耗とが同時に発生している場合であっても、それらが発生していることを、両者を識別して検出することができる。
【符号の説明】
【0209】
２０，２０ｘ，２０ｙ…ＡＥセンサ、３０…二軸押出成形機（押出成形機）、３２…筐体（バレル）、４２…出力軸、４４…スクリュ、４６…ニーディングディスク、５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ…異常検出装置、５１ａ，５１ｂ…信号取得部（取得部）、５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅ，５３ｆ…判定部、５４ａ，５４ｂ…報知部、５５ａ…移動平均値算出部、５５ｂ…閾値処理部、５５ｃ…位置推定部、５６ａ…ＦＦＴ実行部（算出部）、５６ｂ…圧潰発生判定部（第１の判定部）、５６ｃ…ＢＰＦ処理部（減算部）、５６ｄ…ＩＦＦＴ実行部（変換部）、５６ｅ…摩耗発生判定部（第２の判定部）、５６ｆ…摩耗発生判定部（第３の判定部）、５６ｇ…圧潰発生判定部（第４の判定部）、５６ｈ…圧潰・摩耗発生判定部（第５の判定部）、Ｇ…周波数区間、Ｍ（ｔ），Ｍ１（ｔ），Ｍ２（ｔ），Ｎ（ｔ）…ＡＥ出力、Ｍ（ｆ），Ｎ（ｆ）…パワースペクトル、ｔ，ｔ１，ｔ２…時刻、ｔａ…所定時間、Ｔｈ１…第１の閾値（閾値）、Ｔｈ２…第２の閾値（閾値）、Ｔｈ３…第３の閾値、Ｔｈ４…第４の閾値、Ｗ…ＡＥ波、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３…ＡＥ出力波形、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３…パワースペクトル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】