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公開番号2025040822
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-25
出願番号2023147864
出願日2023-09-12
発明の名称射出成形機、射出成形機の制御方法、射出成形機の制御プログラム
出願人株式会社日本製鋼所
代理人個人,弁理士法人i.PARTNERS特許事務所
主分類B29C 45/78 20060101AFI20250317BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】機械学習を用いた被温度調節部の効率的な温度制御を行うことができる技術を提供する。
【解決手段】以下を含む、射出成形機1:ヒータ5;ヒータ5を制御する制御装置7;およびヒータ5により温度調節される被温度調節部。制御装置7は、被温度調節部の測定温度及び設定目標温度に基づいて、制御偏差を算出する機能;制御偏差に基づく機械学習の結果としてヒータ5の操作量を算出する第1の制御則、および、機械学習を用いずに制御偏差に基づいてヒータ5の操作量を算出する第2の制御則を実行可能な機能;および第1の制御則又は第2の制御則のいずれか一方を実行するために選択する機能を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
以下を含む、射出成形機：
温度調節装置；
前記温度調節装置を制御する制御装置；および
前記温度調節装置により温度調節される被温度調節部、
ここで、前記制御装置は、
前記被温度調節部の測定温度及び設定目標温度に基づいて、制御偏差を算出する機能；
前記制御偏差に基づく機械学習の結果として前記温度調節装置の操作量を算出する第１の制御則、および、機械学習を用いずに前記制御偏差に基づいて前記温度調節装置の操作量を算出する第２の制御則を実行可能な機能；および
前記第１の制御則又は前記第２の制御則のいずれか一方を実行するために選択する機能
を有する。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記制御装置は、前記温度調節装置が、前記第１の制御則又は前記第２の制御則のうちのいずれを用いて制御されているのかを報知する機能
を更に有する請求項１記載の射出成形機。
【請求項３】
前記射出成形機はディスプレイを有し、
前記制御装置は、前記ディスプレイに、前記第１及び第２の制御則のうち、どちらを用いて制御されているのかを示す画面を表示する
請求項２記載の射出成形機。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第１の制御則が用いられていることを示す情報を前記画面に表示し、前記第１の制御則から前記第２の制御則に切り替えられた場合、該情報を前記第２の制御則が用いられていることを示す情報に切り替える
請求項３記載の射出成形機。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第１の制御則から前記第２の制御則に切り替えられるまでの時間を前記画面にカウントダウン表示する
請求項３記載の射出成形機。
【請求項６】
前記制御装置は、前記第１の制御則から前記第２の制御則に切り替えられるまでの時間を点滅表示する
請求項５記載の射出成形機。
【請求項７】
前記制御装置は、前記第１の制御則から前記第２の制御則に切り替えられるまでの時間を前記画面に表示されている文字の色とは異なる色で表示する
請求項５記載の射出成形機。
【請求項８】
前記制御装置は、前記第１の制御則が用いられている場合と、前記第２の制御則が用いられている場合とで、前記画面の文字、枠、及び背景の少なくともいずれかの色を変更する
請求項３記載の射出成形機。
【請求項９】
前記温度調節装置は複数前記射出成形機に設けられ、
前記制御装置は、複数の前記温度調節装置毎に、前記第１の制御則から前記第２の制御則に切り替えられたことを報知する
請求項２記載の射出成形機。
【請求項１０】
前記射出成形機はディスプレイを有し、
前記制御装置は、前記ディスプレイに、それぞれ複数の前記温度調節装置を固有に示すボタンを選択可能に表示し、該複数のボタンのいずれかが選択された場合、選択されたボタンに対応する前記温度調節装置が前記第１及び第２の制御則のいずれを用いて制御されているのかを示す画面を表示する
請求項９記載の射出成形機。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、射出成形機、当該射出成形機の制御方法及びそのプログラムに関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、機械学習を用いて射出成形機のヒータ等の温度調節装置の温度をＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）制御する試みがなされている。しかしながら、機械学習を用いたＡＩ制御では、外乱をも学習してしまう問題がある。例えば、射出成形時において温度が乱高下する等の強い外乱が生じる。そのため、学習結果であるパラメータに当該外乱の影響が取り込まれ、結果的にパラメータが外乱に起因して変化することとなる。このように、ＡＩは外乱の有無に関わらず学習を行うため、パラメータが変化することにより温度変化の仕方が変化することとなり、結果として温度制御が定まらなくなる。温度制御が定まらない状態では、成形品の品質がばらつく可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－６７２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、機械学習を用いた被温度調節部の効率的な温度制御を行うことができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態は、射出成形機であって、被温度調節部の測定温度及び設定目標温度に基づいて、制御偏差を算出する機能、前記制御偏差に基づく機械学習の結果として前記温度調節装置の操作量を算出する第１の制御則、および、機械学習を用いずに前記制御偏差に基づいて前記温度調節装置の操作量を算出する第２の制御則を実行可能な機能、および前記第１の制御則又は前記第２の制御則のいずれか一方を実行するために選択する機能を有する制御装置を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
第１の実施形態に係る射出成形機を模式的に示す概略縦断面図である。
第１の実施形態に係る射出成形機のヒータを対象とするフィードバック制御に関する制御系を説明するためのブロック図である。
第１の実施形態に係る制御装置による強化学習を説明するためのブロック図である。
第１の実施形態に係る状態価値テーブルを示す図である。
第１の実施形態に係る制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
第１の実施形態に係る制御装置の機能構成を示すブロック図である。
第１の実施形態に係る学習フィードバック制御処理を示すフローチャートである。
第１の実施形態に係る操作量算出処理を示すフローチャートである。
第１の実施形態に係る強化学習処理を示すフローチャートである。
第１の実施形態に係る学習パラメータ更新処理を示すフローチャートである。
第１の実施形態に係る学習停止用操作量算出処理を示すフローチャートである。
第１の実施形態に係るフィルタ目標温度を説明するための図である。
第１の実施形態に係るフィルタ目標温度の効果を説明するための図である。
第１の実施形態に係るフィルタ目標温度算出処理を示すフローチャートである。
比較例に係る強化学習を用いた１回目のフィードバック制御の結果として得られる、パラメータθの大きさと経過時間との関係及び測定温度と経過時間との関係を説明するための図である。
比較例に係る強化学習を用いた１０回目のフィードバック制御の結果として得られる、パラメータθの大きさと経過時間との関係及び測定温度と経過時間との関係を説明するための図である。
比較例に係る強化学習を用いたｎ回目のフィードバック制御の結果として得られる、パラメータθの大きさと経過時間との関係及び測定温度と経過時間との関係を説明するための図である。
第１の実施形態に係る１回目の学習フィードバック制御処理の結果として得られる、学習パラメータθの大きさと経過時間との関係及び測定温度と経過時間との関係を説明するための図である。
第１の実施形態に係る１０回目の学習フィードバック制御処理の結果として得られる、学習パラメータθの大きさと経過時間との関係及び測定温度と経過時間との関係を説明するための図である。
第１の実施形態に係るｎ回目の学習フィードバック制御処理の結果として得られる、学習パラメータθの大きさと経過時間との関係及び測定温度と経過時間との関係を説明するための図である。
第１の実施形態に係るユーザ報知処理を示すフローチャートである。
第１の実施形態に係るＡＩ制御中にディスプレイに表示される画面を模式的に示す模式図である。
第１の実施形態に係る制御切替のカウントダウンがディスプレイに表示される画面を模式的に示す模式図である。
第１の実施形態に係る標準ＰＩＤ制御中にディスプレイに表示される画面を模式的に示す模式図である。
第１の実施形態の応用例に係る各ヒータの制御状況がディスプレイに表示される画面を模式的に示す模式図である。
射出成形時に外乱として生じる測定温度の乱高下を説明するための図である。
射出成形時に外乱が生じた場合のパラメータの変動を説明するための図である。
第１の実施形態に係る学習フィードバック制御処理において、射出成形時に外乱が生じた場合のパラメータの変動を説明するための図である。
第１の実施形態の応用例に係るタイバー及び金型を示す概略縦断面図である。
第１の実施形態の応用例に係る冷却装置を対象とした学習フィードバック制御処理により得られる処理結果を説明するための図である。
第１の実施形態に応用例に係るバンプレス切替を説明するための図である。
第２の実施形態に係る制御装置の機能構成を示すブロック図である。
第２の実施形態に係る操作量算出処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号が付される。
【０００８】
＜第１の実施形態＞
（射出成形機の構成）
本実施形態に係る射出成形機の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る射出成形機を模式的に示す概略縦断面図である。
【０００９】
図１に示されるように、本実施形態に係る射出成形機１は、ペレット状の樹脂材料を溶融するために搬送方向に延在するシリンダ２を備える。シリンダ２は、温度調節対象となる被温度調節部であり、その樹脂材料の搬送方向上流側（図中右側）端部に樹脂材料が投入されるホッパ３が設けられる。シリンダ２内には、樹脂材料を溶融混練すると共に搬送方向下流側に位置するシリンダ２の先端部へ搬送する１軸又は２軸のスクリュ４が回動自在に設けられる。シリンダ２の先端部は、搬送方向上流側よりも縮径されており、不図示の金型が取り付けられている。スクリュ４が搬送方向に高速で前進することにより、シリンダ２内で溶融可塑化された樹脂材料がシリンダ２の先端部から金型に射出される。射出された樹脂材料は、金型に応じた形状のプラスチック部品となる。
【００１０】
シリンダ２には、温度調節装置として、その外周を囲繞する環状のヒータ（例えばバンドヒータ）５が、搬送方向に沿って複数設けられている。複数のヒータ５は、それぞれ不図示のヒータ電源から自身に対応するＳＳＲ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＲｅｌａｙ）を介して電力が供給される。なお、複数のヒータ５への電力供給は、ＳＳＲに限定されるものではなく、有接点リレーを介して行われるようにしてもよい。複数のヒータ５は、それぞれ電力が供給されることにより、シリンダ２における当接部分を加熱する。シリンダ２は、これら複数のヒータ５により延在方向に沿って異なる温度に加熱され得る。一般的に、搬送方向上流側から下流側にかけてシリンダ２の温度が高くなるように、複数のヒータ５のそれぞれが制御される。複数のヒータ５近傍には、それぞれ温度センサ６が対応して設けられている。
（【００１１】以降は省略されています）

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