CN110740845B - 混炼机控制装置、混炼机控制方法及程序 - Google Patents

混炼机控制装置、混炼机控制方法及程序 Download PDF

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Abstract

本发明的混炼机控制装置获取与混炼机(2)进行混炼的橡胶材料的温度相关的橡胶温度参数和与橡胶温度参数值的变化有关的相关参数的测量值。在对包含运行控制参数和相关参数而构成的橡胶温度参数计算模型表达式进行了变形的运行控制参数计算模型表达式中代入测量值，并使用机械学习算法计算出运行控制参数和相关参数的系数和常数。利用根据使用机械学习算法计算出的系数和常数而确定的运行控制参数计算式，计算出将橡胶温度参数控制为规定值时的规定的运行控制参数。

Description

混炼机控制装置、混炼机控制方法及程序
技术领域
本发明涉及一种控制橡胶材料的混炼机的混炼机控制装置、混炼机控制方法及程序。
背景技术
在轮胎及其他橡胶产品的制造过程中，有时将橡胶和二氧化硅、碳等添加剂投入到混炼机中而进行混炼。在该混炼机的混炼动作中为了使橡胶和添加剂更良好地混炼而需要进行包含适当的橡胶和添加剂的橡胶材料的温度控制。另外，专利文献1中公开有相关的技术。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-018212号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
专利文献1的技术中公开有通过PID(比例积分微分(Proportional-Integral-Differential))控制以使混炼室内的实测温度达到目标温度的方式自动控制搅拌转子的转速的技术。然而，在基于PID控制的温度控制的情况下，用于控制为所希望的温度的转速的计算花费时间。因此要求更快且高精度地进行混炼时的橡胶材料的温度控制的技术。
因此，本发明目的在于提供一种解决上述课题的混炼机控制装置、混炼机控制方法及程序。
用于解决技术课题的手段
根据本发明的第1方式，混炼机控制装置的特征在于，具备：测量值获取部，获取与混炼机进行混炼的橡胶材料的温度相关的橡胶温度参数和与基于所述混炼机的混炼的所述橡胶温度参数值的变化有关的相关参数且通过相关分析而确定的至少包含所述混炼机的运行控制参数的所述相关参数的测量值；机械学习部，在对包含所述运行控制参数及所述相关参数而构成的橡胶温度参数计算模型表达式进行了变形的式且计算出多个所述运行控制参数中的规定的运行控制参数的运行控制参数计算模型表达式中代入所述测量值，并使用机械学习算法计算出所述运行控制参数和所述相关参数的系数和常数；及运行控制参数计算部，利用根据使用所述机械学习算法计算出的所述系数和所述常数而确定的运行控制参数计算式，计算出将所述橡胶温度参数控制为规定值时的所述规定的运行控制参数。
在上述混炼机控制装置中，可以是如下方式，即，所述规定的运行控制参数为所述混炼机对所述橡胶材料进行混炼的转子每单位时间的转速，所述运行控制参数计算部利用进行所述转子每单位时间的转速的计算的所述运行控制参数计算式，计算出将所述橡胶温度参数控制为规定值时的所述转子每单位时间的转速。
并且，在上述混炼机控制装置中，可以是如下方式，即，所述规定的运行控制参数为所述混炼机对所述橡胶材料进行冷却的冷却水温度，所述运行控制参数计算部利用进行所述冷却水温度的计算的所述运行控制参数计算式，计算出将所述橡胶温度参数控制为规定值时的所述冷却水温度。
并且，在上述混炼机控制装置中，可以是如下方式，即，所述规定的运行控制参数为所述混炼机向混炼室压入所述橡胶材料的滑枕的压力，所述运行控制参数计算部利用进行所述滑枕的压力的计算的所述运行控制参数计算式，计算出将所述橡胶温度参数控制为规定值时的所述滑枕的压力。
并且，在上述混炼机控制装置中，可以是如下方式，即，所述规定的运行控制参数为对构成所述混炼机的冷却对象进行冷却的冷却水的水量，所述运行控制参数计算部利用进行所述冷却水的水量的计算的所述运行控制参数计算式，计算出将所述橡胶温度参数控制为规定值时的所述冷却水的水量。
并且，在上述混炼机控制装置中，可以是如下方式，即，所述规定的运行控制参数为所述混炼机向混炼室压入所述橡胶材料的滑枕自基准位置的移动量，所述运行控制参数计算部利用进行所述滑枕自基准位置的移动量的计算的所述运行控制参数计算式，计算出将所述橡胶温度参数控制为规定值时的所述滑枕自基准位置的移动量。
并且，在上述混炼机控制装置中，可以是如下方式，即，所述橡胶温度参数表示规定时间内的所述橡胶材料的温度变化的比例。
并且，在上述混炼机控制装置中，可以是如下方式，即，所述测量值获取部获取关于所述混炼机对所述橡胶材料进行混炼的各动作方式的所述橡胶温度参数和所述相关参数的测量值，所述机械学习部计算出分别与所述动作方式对应时的所述运行控制参数和所述相关参数的系数和常数，所述运行控制参数计算部分别对所述各动作方式计算出将所述橡胶温度参数控制为规定值时的所述规定的运行控制参数。
根据本发明的第2方式，混炼机控制方法的特征在于，获取与混炼机进行混炼的橡胶材料的温度相关的橡胶温度参数和与基于所述混炼机的混炼的所述橡胶温度参数值的变化有关的相关参数且通过相关分析而确定的至少包含所述混炼机的运行控制参数的所述相关参数的测量值；在对包含所述运行控制参数和所述相关参数而构成的橡胶温度参数计算模型表达式进行了变形的式且计算出多个所述运行控制参数中的规定的运行控制参数的运行控制参数计算模型表达式中代入所述测量值，并使用机械学习算法计算出所述运行控制参数和所述相关参数的系数和常数；利用根据使用所述机械学习算法所计算出的所述系数和所述常数而确定的运行控制参数计算式，计算出将所述橡胶温度参数控制为规定值时的所述规定的运行控制参数。
根据本发明的第3方式，程序的特征在于，使混炼机控制装置的计算机作为如下单元而发挥功能：测量值获取单元，获取与混炼机进行混炼的橡胶材料的温度相关的橡胶温度参数和与基于所述混炼机的混炼的所述橡胶温度参数值的变化有关的相关参数且通过相关分析而确定的至少包含所述混炼机的运行控制参数的所述相关参数的测量值；机械学习单元，在对包含所述运行控制参数和所述相关参数而构成的橡胶温度参数计算模型表达式进行了变形的式且计算出多个所述运行控制参数中的规定的运行控制参数的运行控制参数计算模型表达式中代入所述测量值，并使用机械学习算法计算出所述运行控制参数和所述相关参数的系数和常数；及运行控制参数计算单元，利用根据使用所述机械学习算法计算出的所述系数和所述常数而确定的运行控制参数计算式，计算出将所述橡胶温度参数控制为规定值时的所述规定的运行控制参数。
发明效果
根据本发明，能够更快且高精度地进行混炼机中所混炼的橡胶材料的温度控制。并且，根据本发明，能够轻松地计算出用于该温度控制的混炼机的运行控制参数。
附图说明
图1是表示包含混炼机控制装置的混炼机系统的结构的框图。
图2是混炼机的示意图。
图3是表示混炼机控制装置的硬件结构的图。
图4是混炼机控制装置的功能框图。
图5是表示第1实施方式所涉及的混炼机控制装置的处理流程的图。
图6是表示第2实施方式所涉及的混炼机控制装置的处理流程的图。
图7是表示第1实施例所涉及的混炼机控制装置的动作结果的图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明所涉及的一实施方式的混炼机控制装置进行说明。
图1是表示包含该实施方式所涉及的混炼机控制装置的混炼机系统100的结构的框图。
如该图所示，混炼机系统100以混炼机控制装置1与混炼机2进行通信连接的方式构成。混炼机控制装置1可以是内含于混炼机2中的装置。混炼机控制装置1为控制混炼机2的计算机且对混炼机2输出各指令信号。混炼机2根据从混炼机控制装置1获得的指令信号控制驱动对象。驱动对象例如为构成混炼机2的混炼用转子等。
在本实施方式中，混炼机2通过使混炼用转子旋转而对橡胶或二氧化硅或其他添加剂进行混炼。在混炼机2中混炼出的橡胶材料成型为轮胎或其他橡胶产品。
图2是混炼机的示意图。
如图2所示，混炼机2具备混炼用转子20、21。混炼机2在外壳体11的内部形成有混炼室12。混炼机2在混炼室12的内部平行地配置一对混炼用转子20、21。一对混炼用转子20、21通过未图示的马达等驱动源而彼此反向旋转。并且，一对混炼用转子20、21在各外表面形成有分别向外侧伸出的翼部22、23。翼部22、23例如以相对于混炼用转子20、21的轴线24、25以螺旋状扭曲的方式形成。这些翼部22、23以通过混炼用转子20、21的旋转而彼此啮合的方式配置。
混炼机2在其上部设置有与混炼室12连通且投入包含橡胶原料及添加剂等的橡胶材料的料斗13和向混炼室12压入投入到该料斗13中的橡胶材料的滑枕14。
并且，混炼机2在其底部以能够开闭的方式安装有用于向外部取出所混炼出的橡胶材料的升降门15。
混炼机2将经由料斗13投入的橡胶材料通过滑枕14压入于混炼室12内。
接着，通过彼此反向旋转的混炼用转子20、21的啮合作用和在混炼用转子20、21与混炼室12的内表面之间产生的剪切作用而对橡胶材料进行混炼。
而且，混炼机2通过开放设置于混炼室12的底部的升降门15将已进行混炼的橡胶材料从混炼室12向外部取出而传送到其他工序。
另外，在图2中示出的混炼机2的结构为一例，混炼机2可以具有其他结构。例如，混炼机2可以通过切线式转子来进行混炼等来代替通过翼部22、23旋转而彼此啮合从而对橡胶材料进行混炼。并且，混炼机2除了料斗13以外还可以具有从滑动形式开闭口投入橡胶材料的机构。并且，混炼机2还可以是作为所混炼的橡胶材料的排出机构代替升降门具有反转混合槽的机构的捏合混炼机。
并且，图2所示，在混炼机2中冷却水进行回流。冷却水配管与滑枕、混炼室及转子等的各部连接，在其各部内部中形成有流路且流动有冷却水。冷却水配管有对滑枕进行冷却的冷却水进行回流的第1配管26、对混炼室进行冷却的混炼室冷却水进行回流的第2配管27及对转子进行冷却的转子冷却水进行回流的第3配管28等。
图3是表示本实施方式所涉及的混炼机控制装置的硬件结构的图。
如图3所示，混炼机控制装置1为具备CPU(中央处理器(Central ProcessingUnit))101、ROM(只读存储器(Read Only Memory))102、RAM(随机存取存储器(RandomAccess Memory))103、HDD(硬盘驱动器(Hard Disk Drive))104及信号接收模块105的计算机。
图4是本实施方式所涉及的混炼机控制装置的功能框图。
混炼机控制装置1的CPU101执行预先用本装置存储的程序。由此混炼机控制装置1具备控制部111、测量值获取部112、机械学习部113及运行控制参数计算部114的各结构。
控制部111控制混炼机控制装置1的各功能部。
测量值获取部112获取与混炼机2进行混炼的橡胶材料的温度相关的橡胶温度参数的测量值。并且，测量值获取部112获取与基于混炼机2的混炼的橡胶温度参数值的变化有关的相关参数且通过相关分析而确定的至少包含混炼机的运行控制参数的相关参数的测量值。
机械学习部113在对包含运行控制参数和相关参数而构成的橡胶温度参数计算模型表达式进行了变形的式且计算出多个运行控制参数中的规定的运行控制参数的运行控制参数计算模型表达式中代入测量值。机械学习部113使用机械学习算法计算出运行控制参数和相关参数的系数和常数。
运行控制参数计算部114利用根据使用机械学习算法计算出的系数和常数而确定的运行控制参数计算式，计算出将橡胶温度参数控制为规定值时的规定的运行控制参数。
另外，在本实施方式中，规定的运行控制参数为混炼机2对橡胶材料进行混炼的混炼用转子20、21每单位时间的转速。将橡胶温度参数控制为规定值时的规定的运行控制参数可以是冷却水入口温度及滑枕压力中的至少一方，也可以是双方，还可以是这些3个参数全部。另外，冷却水不是直接冷却橡胶材料的水，而是通过冷却混炼室、转子及滑枕(向管中通水并进行热交换)而用于冷却橡胶材料的介质。
运行控制参数计算部114利用混炼用转子20、21每单位时间的转速的计算模型表达式，计算出将橡胶温度参数控制为规定值时的混炼用转子20、21每单位时间的转速。在本实施方式中，橡胶温度参数表示规定时间t内的橡胶材料的温度变化T的比例。
(第1实施方式)
图5是表示第1实施方式所涉及的混炼机控制装置的处理流程的图。
接着，对第1实施方式所涉及的混炼机控制装置的处理流程进行说明。
混炼机控制装置1的测量值获取部112在通过混炼机2对橡胶材料进行混炼的控制的期间，从混炼机2获取各种测量值(步骤S101)。该测量值为与混炼机2进行混炼的橡胶材料的温度相关的橡胶温度参数的测量值和其他运行控制参数及其他获取参数的测量值。运行控制参数为用于使混炼机2动作的向混炼机2的输入值。另外，在橡胶材料中包含橡胶原料、二氧化硅、碳及偶联剂等。
具体而言，运行控制参数为混炼用转子20、21每单位时间的转速、输入于混炼机2的瞬时功率，目前输入到混炼机2的累计功率、滑枕压力、滑枕14的位置(自基准位置的移动量即滑枕升程量)、冷却水入口温度及冷却水流量等。并且，其他获取参数包含橡胶材料中所包含的各材料种类、在混炼机2中对橡胶材料进行混炼的动作方式及相对于混炼室12的容积的橡胶材料的容积率等。这些运行控制参数及获取参数内的一部分参数值可以不从混炼机2输入，也可以预先用控制装置1的存储部存储。
机械学习部113根据测量值获取部112所获取的测量值中的橡胶材料的温度，计算出规定时间t内的橡胶材料的温度的温度变化T的比例(T÷t)(步骤S102)。橡胶材料的温度的规定时间t内的温度变化T的比例(T÷t)为橡胶温度参数的一方式。以下，将橡胶材料的温度的规定时间t内的温度变化T的比例(T÷t)称为橡胶温度梯度。机械学习部113在运行控制参数及其他获取参数中通过相关分析而确定与该橡胶温度梯度值的变动相关性高的相关参数。作为相关参数中所包含的运行控制参数，至少包含混炼用转子20、21每单位时间的转速。相关分析的方法只要是公知的技术则可以使用任意方法。机械学习部113每次组合混炼机2的ID(识别信息)、确定橡胶材料的橡胶材料ID及表示对混炼机的橡胶材料进行混炼时的动作方式的动作方式ID时，通过相关分析而确定与橡胶温度梯度值的变动相关性高的相关参数(步骤S103)。
另外，混炼机2在橡胶材料的混炼动作中通过多个不同的动作方式来对橡胶材料进行混炼。对橡胶材料进行混炼的动作方式由橡胶材料中所包含的橡胶原料或二氧化硅或其他添加剂向混炼机2投入的时机、混炼用转子20、21每单位时间的转速、混炼时间及滑枕14的位置的升降时机等的组合来确定。有时通过动作方式1、动作方式2、……动作方式n等多个动作方式而进行混炼机2的控制，直至1个橡胶材料混炼结束。在本实施方式中，混炼机控制装置1能够根据动作方式ID确定基于一个动作方式或多个动作方式的组合的混炼机2的控制。混炼机2的ID为根据混炼机2的制造商、型号等而唯一地确定混炼机2的ID。
机械学习部113每次组合橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID时，将与橡胶材料的温度变化的比例(橡胶温度梯度)值相关性高的相关参数记录于存储部(步骤S104)。与橡胶温度梯度值相关性高的相关参数的与橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID的组合相应的确定可以由运用负责人计算后进行。
在实际橡胶制造过程中，测量值获取部112获取当前混炼机2进行混炼作业的橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID等能够确定橡胶制造方式的识别信息。这些信息可以由运用负责人预先记录于混炼机控制装置1的存储部。测量值获取部112以与所获取的橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID等的组合建立关联的方式确定存储部中所存储的相关参数(步骤S105)。由此测量值获取部112能够识别基于橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID的相关参数。包含步骤S105中所确定的相关参数而构成的橡胶温度参数计算模型表达式(1)由下述式表示。
[数式1]
橡胶温度梯度＝常数’+系数1’×橡胶温度
+系数2’×瞬时功率
+系数3’×累积功率
+系数4’×混炼用转子每单位时间的转速
+……
+……
……(1)
由该式(1)表示的橡胶温度梯度在构成该式(1)的相关参数中主要根据运行控制参数而变动。具体而言，对橡胶温度梯度的变动影响较大的相关参数在运行控制参数中为混炼用转子20、21每单位时间的转速的变动。因此混炼机控制装置1利用对橡胶温度参数计算模型表达式(1)进行了变形的混炼用转子转速计算模型表达式(2)来进行处理。
[数式2]
混炼用转子每单位时间的转速
＝常数+系数1×橡胶温度
+系数2×瞬时功率
+系数3×累积功率
+系数4×橡胶温度梯度
+……
+……
……(2)
具体而言，混炼机控制装置1的机械学习部113对模型表达式(1)进行变形后确定步骤S105中所确定的由各相关参数构成的混炼用转子转速计算模型表达式(2)(步骤S106)。机械学习部113根据从安装在混炼机2中的传感器获得的信号而确定构成该模型表达式(2)的混炼用转子20、21每单位时间的转速和包含除此以外的运行控制参数的各相关参数及橡胶温度梯度的测量值(步骤S107)。机械学习部113使用这些步骤S107中所确定的各参数的测量值和利用了模型表达式(2)的回归分析，计算出基于混炼用转子20、21每单位时间的转速(目的变量)与橡胶温度梯度及与该橡胶温度梯度值的变动相关性高的相关参数(说明变量)之间的关系的各参数的系数和常数(步骤S108)。由此，计算出在模型表达式(2)中示出的系数1、2、3、4、……及常数，机械学习部113确定决定橡胶温度梯度成为所希望的橡胶温度梯度时的混炼用转子20、21每单位时间的转速的混炼用转子转速计算式(步骤S109)。另外，机械学习部113可以使用除回归分析以外的机械学习方法来计算出构成模型表达式(2)的各参数的系数和常数。
机械学习部113在每次组合橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID等时，重复对构成式(2)的各参数的系数和常数进行计算的处理。机械学习部113将在每次组合橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID等时计算出的构成混炼用转子转速计算式的各参数的系数和常数以与表示橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID等的组合的ID建立对应关系的方式记录于存储部(步骤S110)。
机械学习部113判定是否停止机械学习(步骤S111)。机械学习部113重复自步骤S107的处理，并获取混炼用转子20、21每单位时间的转速、包含除此以外的运行控制参数的各相关参数及橡胶温度梯度的测量值，直至停止机械学习。而且，机械学习部113使用回归分析等机械学习方法来重复对构成式(2)的各参数的系数和常数进行计算的处理。
接着，当欲以使当前混炼机2进行的混炼作业的橡胶材料的温度的规定时间t内的温度变化T的比例T÷t(橡胶温度梯度)成为所希望的值的方式进行控制时，运用负责人将该橡胶温度梯度(T÷t)值向混炼机控制装置1进行输入。由此运用负责人命令混炼用转子20、21每单位时间的转速的计算。另外，该计算命令可以预先程序化，也可以由运行控制参数计算部114自动计算。代替进行上述的由运用负责人将橡胶温度梯度(T÷t)值向混炼机控制装置1的输入，例如，也可以通过运用负责人将目标橡胶温度和达到目标温度为止的时间向混炼机控制装置1进行输入，而混炼机控制装置1自动计算出目标橡胶温度梯度。
运行控制参数计算部114接收混炼用转子20、21每单位时间的转速的计算命令(步骤S112)。运行控制参数计算部114从存储部等获取当前混炼机2进行的作业中的橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID(步骤S113)。运行控制参数计算部114获取以与橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID的组合建立对应关系的方式记录于存储部的构成式(2)的各参数的系数和常数(步骤S114)。运行控制参数计算部114在根据所获取的各参数的系数和常数而确定的混炼用转子转速计算式中代入在步骤S112的转速的计算命令中输入的橡胶温度梯度(T÷t)值、关于其他参数的当前的混炼机2的混炼动作中的测量值及计算值(橡胶温度、瞬时功率、累计功率……等)。由此运行控制参数计算部114计算出橡胶材料的温度的规定时间t内的温度变化T的比例T÷t(橡胶温度梯度)成为所希望的值时的混炼用转子20、21每单位时间的转速(步骤S115)。
运行控制参数计算部114使用计算出的混炼用转子20、21每单位时间的转速来控制混炼机2(步骤S116)。由此混炼机2根据混炼机控制装置1的控制调整混炼用转子20、21每单位时间的转速，并进行橡胶材料的混炼动作。在混炼机2中混炼的橡胶材料的温度梯度成为运用负责人所希望的值。
根据上述混炼机控制装置1的处理，能够确定能够计算出事先通过机械学习而橡胶温度梯度成为所希望的值时的混炼用转子20、21每单位时间的转速的混炼用转子转速计算模型表达式(2)。因此混炼机控制装置1能够以如下方式进行控制，即，立刻计算出与橡胶温度梯度的所希望的值相应的混炼用转子20、21每单位时间的转速，并使混炼机2的混炼用转子20、21每单位时间的转速成为该值。
并且，根据上述处理，在每次组合橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID等时，能够确定通过机械学习计算出的混炼用转子转速计算模型表达式(2)。由此混炼机控制装置1能够立刻计算出与进行混炼作业的橡胶材料的ID、混炼机2的类别及混炼机2的动作方式相应的情况下的、混炼用转子20、21每单位时间的转速。
(第2实施方式)
在第2实施方式中，运行控制参数计算部114利用根据使用机械学习算法计算出的系数和常数而确定的运行控制参数计算式，计算出将橡胶温度参数控制为规定值的冷却水入口温度、冷却水量、滑枕压力及滑枕位置中的至少一个。冷却水入口温度、冷却水量、滑枕压力及滑枕位置为规定的运行控制参数之一。
图6是表示第2实施方式所涉及的混炼机控制装置的处理流程的图。
混炼机控制装置1的测量值获取部112在进行通过混炼机2对橡胶材料进行混炼的控制的期间，从混炼机2获取各种测量值(步骤S201)。该测量值为与混炼机2进行混炼的橡胶材料的温度相关的橡胶温度参数的测量值和其他运行控制参数及其他获取参数的测量值。运行控制参数为用于使混炼机2动作的向混炼机2的输入值。另外，在橡胶材料中包含橡胶原料、二氧化硅、碳、偶联剂等。
具体而言，运行控制参数为混炼用转子20、21每单位时间的转速、输入至混炼机2的瞬时功率、目前输入到混炼机2的累计功率、滑枕压力、滑枕14的位置、在第1配管26～第3配管28中的任意配管中流动的冷却水的冷却水入口温度(冷却水温度的一例)及冷却水流量等。另外，可以将冷却水入口温度与出口温度的温度差及冷却水出口温度定义为冷却水温度。并且，其他获取参数包含橡胶材料中所包含的各材料种类、通过混炼机2对橡胶材料进行混炼的动作方式及相对于混炼室12的容积的橡胶材料的容积率等。这些运行控制参数及获取参数内的一部分参数值可以不从混炼机2输入，也可以用混炼机控制装置1的存储部预先存储。
机械学习部113根据测量值获取部112所获取的测量值中的橡胶材料的温度，计算出规定时间t内的橡胶材料的温度的温度变化T的比例(T÷t)(步骤S202)。橡胶材料的温度的规定时间t内的温度变化T的比例(T÷t)为橡胶温度参数的一方式。以下，将橡胶材料的温度的规定时间t内的温度变化T的比例(T÷t)称为橡胶温度梯度。机械学习部113从运行控制参数及其他获取参数中通过相关分析确定与该橡胶温度梯度值的变动相关性高的相关参数。作为相关参数中所包含的运行控制参数，至少包含混炼用转子20、21每单位时间的转速、自混炼开始起滑枕压力的时间变化、自混炼控制开始起冷却水入口温度的时间变化、自混炼控制开始起冷却水量的时间变化及自混炼控制开始起滑枕位置的时间变化中的任一个。相关分析的方法只要是公知的技术则可以使用任意方法。机械学习部113在每次组合混炼机2的ID(识别信息)、确定橡胶材料的橡胶材料ID及表示对混炼机的橡胶材料进行混炼时的动作方式的动作方式ID时，通过相关分析确定与橡胶温度梯度值的变动相关性高的相关参数(步骤S203)。
另外，混炼机2在橡胶材料的混炼动作中通过多个不同的动作方式对橡胶材料进行混炼。对橡胶材料进行混炼的动作方式由橡胶材料中所包含的橡胶原料或二氧化硅或其他添加剂向混炼机2的投入时机、混炼用转子20、21每单位时间的转速、自混炼开始起滑枕压力的时间变化、自混炼控制开始起冷却水入口温度的时间变化、自混炼控制开始起冷却水量的时间变化、混炼时间及滑枕14的位置的升降时机(自混炼控制开始起滑枕位置的时间变化)等的组合来确定。有时通过动作方式1、动作方式2、……动作方式n等多个动作方式进行混炼机2的控制，直至1个橡胶材料的混炼结束。在本实施方式中，混炼机控制装置1能够根据动作方式ID确定基于一个动作方式或多个动作方式的组合的混炼机2的控制。混炼机2的ID为根据混炼机2的制造商、型号等唯一地确定混炼机2的ID。
机械学习部113在每次组合橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID时，将与橡胶材料的温度变化的比例(橡胶温度梯度)值相关性高的相关参数记录于存储部(步骤S204)。与橡胶温度梯度值相关性高的相关参数的与橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID的组合相应的确定可以由运用负责人计算后进行。
在实际橡胶制造过程中，测量值获取部112获取能够确定当前混炼机2进行混炼作业的橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID等橡胶制造方式的识别信息。这些信息可以由运用负责人预先记录于混炼机控制装置1的存储部。测量值获取部112以与所获取的橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID等的组合建立关联的方式确定用存储部存储的相关参数(步骤S205)。由此测量值获取部112能够识别基于橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID的相关参数。包含步骤S205中所确定的相关参数而构成的橡胶温度参数计算模型表达式(1)由下述式表示。
[数式3]
橡胶温度梯度＝常数’+系数1’×橡胶温度
+系数2’×瞬时功率
+系数3’×累积功率
+系数4’×混炼用转子每单位时间的转速
+……
+……
……(1)
由该式(1)表示的橡胶温度梯度在构成该式(1)的相关参数中主要根据运行控制参数而变动。具体而言，对橡胶温度梯度的变动影响较大的相关参数在运行控制参数中，有时为混炼用转子20、21每单位时间的转速的变动，有时为冷却水入口温度、冷却水量、滑枕压力及滑枕位置的各变动。以下，对橡胶温度梯度的变动影响较大的相关参数为冷却水入口温度、冷却水量、滑枕压力及滑枕位置中的至少一个时的情况进行说明。混炼机控制装置1利用对橡胶温度参数计算模型表达式(1)进行了变形的冷却水入口温度(或滑枕压力)计算模型表达式(3)来进行处理。
[数式4]
冷却水温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)
＝常数+系数1×橡胶温度
+系数2×瞬时功率
+系数3×累积功率
+系数4×橡胶温度梯度
+系数5×混炼用转子每单位时间的转速
+……
……(3)
具体而言，混炼机控制装置1的机械学习部113对模型表达式(1)进行变形后确定由步骤S205中所确定的各相关参数构成的冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)计算模型表达式(3)(步骤S206)。机械学习部113根据从安装在混炼机2中的传感器获得的信号而确定构成该模型表达式(3)的冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)、包含除此以外的运行控制参数的各相关参数及橡胶温度梯度的测量值(步骤S207)。机械学习部113使用那些步骤S207中所确定的各参数的测量值及利用了模型表达式(3)的回归分析，计算出基于成为目的变量的冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)与成为说明变量的橡胶温度梯度及与该橡胶温度梯度值的变动相关性高的相关参数之间的关系的各参数的系数和常数(步骤S208)。由此，计算出在模型表达式(3)中示出的系数1、2、3、4、……及常数，机械学习部113确定决定橡胶温度梯度成为所希望的橡胶温度梯度时的冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)的时间变化的冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)计算式(步骤S209)。另外，机械学习部113可以使用除回归分析以外的机械学习方法来计算出构成模型表达式(3)的各参数的系数和常数。
机械学习部113在每次组合橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID等时，重复对构成式(3)的各参数的系数和常数进行计算的处理。机械学习部113将在每次组合橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID等时计算出的构成冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)计算式的各参数的系数和常数以与表示橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID等的组合的ID建立对应的方式记录于存储部(步骤S210)。
机械学习部113判定是否停止机械学习(步骤S211)。机械学习部113重复自步骤S207的处理，并获取冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)、包含除此以外的运行控制参数的各相关参数及橡胶温度梯度的测量值，直至停止机械学习。而且，机械学习部113使用回归分析等的机械学习方法而重复对构成式(3)的各参数的系数和常数进行计算的处理。
接着，当欲以当前混炼机2进行混炼作业的橡胶材料的温度的规定时间t内的温度变化T的比例T÷t(橡胶温度梯度)成为所希望的值的方式进行控制时，运用负责人将该橡胶温度梯度(T÷t)的值向混炼机控制装置1进行输入。由此运用负责人命令冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)的计算。另外，该计算命令可以预先程序化，并由运行控制参数计算部114自动计算。代替进行上述的由运用负责人将橡胶温度梯度(T÷t)值向混炼机控制装置1的输入，例如，可以通过运用负责人将目标的橡胶温度和达到目标温度到为止的时间向混炼机控制装置1进行输入，混炼机控制装置1自动计算出目标的橡胶温度梯度。
运行控制参数计算部114接收冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)的计算命令(步骤S212)。运行控制参数计算部114从存储部等获取当前混炼机2进行的作业中的橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID(步骤S213)。运行控制参数计算部114获取以与橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID的组合建立对应关系的方式记录于存储部的构成式(2)的各参数的系数和常数(步骤S214)。运行控制参数计算部114在根据所获取的各参数的系数和常数而确定的冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)计算式中代入在步骤S212的计算命令中输入的橡胶温度梯度(T÷t)的值、关于其他参数的当前的混炼机2的混炼动作中的测量值及计算值(混炼用转子20、21每单位时间的转速、橡胶温度、瞬时功率、累计功率……等)。由此运行控制参数计算部114计算出橡胶材料的温度的规定时间t内的温度变化T的比例T÷t(橡胶温度梯度)成为所希望的值时的冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)(步骤S215)。运行控制参数计算部114可以均计算出冷却水入口温度、冷却水量、滑枕压力、滑枕位置，或也可以计算出其中几个。
运行控制参数计算部114使用计算出的冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)来控制混炼机2(步骤S216)。由此混炼机2通过混炼机控制装置1的控制调整冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)，并进行橡胶材料的混炼动作。在混炼机2中进行混炼的橡胶材料的温度梯度成为运用负责人所希望的值。
根据上述混炼机控制装置1的处理，能够确定能够计算出事先通过机械学习而橡胶温度梯度成为所希望的值时的冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)的冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)计算模型表达式(3)。因此混炼机控制装置1立刻计算出与橡胶温度梯度的所希望的值相应的冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)，从而能够以使混炼机2的冷却水入口温度或冷却水量或滑枕压力或滑枕位置或其全部及多个成为该计算出的值的方式进行控制。
并且，根据上述处理，能够确定在每次组合橡胶材料的ID、混炼机2的ID及动作方式的ID等时通过机械学习计算出的冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)计算模型表达式(3)。由此混炼机控制装置1能够立刻计算出与进行混炼作业的橡胶材料的ID、混炼机2的类别及混炼机2的动作方式相应的情况下的冷却水入口温度(或冷却水量、滑枕压力、滑枕位置)。并且，能够轻松地计算出用于该橡胶温度控制的混炼机2的运行控制参数即冷却水入口温度、冷却水量、滑枕压力及滑枕位置。
(第1实施例)
图7是表示第1实施例所涉及的混炼机控制装置的动作结果的图。
在图7中，实线A表示目标橡胶温度，虚线B表示第1实施方式所涉及的混炼机控制装置1的控制结果即橡胶温度。
如该图所示，根据第1实施方式所涉及的混炼机控制装置1的控制，在到时刻t1为止的橡胶温度的上升区间α、从时刻t1至时刻t2的恒定区间β及时刻t2以后的恒定区间γ中，实际上混炼中的橡胶温度的测量值能够追随目标温度。尤其，在恒定区间β及恒定区间γ中，在容许误差±3℃的范围内能够使橡胶温度接近目标温度。
上述混炼机控制装置1在内部具有计算机系统。而且，使混炼机控制装置1进行上述各处理的程序存储于该混炼机控制装置1的计算机可读取的记录介质中，通过混炼机控制装置1的计算机读取并执行该程序，而进行上述处理。在此，计算机可读取的记录介质是指磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM及半导体存储器等。并且，可以通过通信线路将该计算机程序传送至计算机，接收了该传送的计算机执行该程序。
并且，上述程序可以是实现前述的各处理部的功能的一部分的程序。而且，也可以是能够与在计算机系统中已经记录有前述的功能的程序的组合来实现的程序即所谓的差分文件(差分程序)。
产业上的可利用性
本发明涉及一种控制橡胶材料的混炼机的混炼机控制装置、混炼机控制方法及程序。
符号说明
1-混炼机控制装置，2-混炼机，111-控制部，112-测量值获取部，113-机械学习部，114-运行控制参数计算部。

Claims (9)

1.一种混炼机控制装置，对混炼机进行控制，所述混炼机使用一对转子对通过滑枕经由料斗而被压入到混炼室中的橡胶材料进行混炼，
所述混炼机控制装置具备：
测量值获取部，关于与所述混炼机进行混炼的橡胶材料的温度相关的橡胶温度参数、用于控制所述混炼机的运行的多个运行控制参数和与基于所述混炼机的混炼的所述橡胶温度参数值的变化有关的相关参数且通过相关分析而确定的所述相关参数，获取测量值；
机械学习部，预先提供有对表示所述橡胶温度参数、所述相关参数及多个所述运行控制参数之间的关系的橡胶温度参数计算模型表达式进行了变形的式且计算出多个所述运行控制参数中的规定的运行控制参数的运行控制参数计算模型表达式，在通过所述控制参数计算模型表达式算出多个所述运行控制参数中的规定的运行控制参数的情况下，在所述控制参数计算模型表达式中代入所述测量值，并使用机械学习算法计算出所述控制参数计算模型表达式中包含的多个系数和常数；及
运行控制参数计算部，利用根据使用所述机械学习算法计算出的所述多个系数和所述常数而确定的所述运行控制参数计算模型表达式，计算出将所述橡胶温度参数控制为规定值时的所述规定的运行控制参数，
所述测量值获取部针对每个所述混炼机或所述橡胶材料的识别信息与表示所述混炼机的动作方式的识别信息的组合，确定与所述橡胶温度参数的值的变化的相关性相对高的相关参数的种类，并获取所确定出的该种类的相关参数的测量值。
2.根据权利要求1所述的混炼机控制装置，其中，
所述规定的运行控制参数为所述混炼机对所述橡胶材料进行混炼的一对转子每单位时间的转速，
所述运行控制参数计算部利用进行所述一对转子每单位时间的转速的计算的所述运行控制参数计算模型表达式，计算出将所述橡胶温度参数控制为规定值时的所述一对转子每单位时间的转速。
3.根据权利要求1所述的混炼机控制装置，其中，
所述规定的运行控制参数为所述混炼机对所述橡胶材料进行冷却的冷却水温度，
所述运行控制参数计算部利用进行所述冷却水温度的计算的所述运行控制参数计算模型表达式，计算出将所述橡胶温度参数控制为规定值时的所述冷却水温度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的混炼机控制装置，其中，
所述规定的运行控制参数为所述混炼机向混炼室压入所述橡胶材料的所述滑枕的压力，
所述运行控制参数计算部利用进行所述滑枕的压力的计算的所述运行控制参数计算模型表达式，计算出将所述橡胶温度参数控制为规定值时的所述滑枕的压力。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的混炼机控制装置，其中，
所述规定的运行控制参数为对构成所述混炼机的冷却对象进行冷却的冷却水的水量，
所述运行控制参数计算部利用进行所述冷却水的水量的计算的所述运行控制参数计算模型表达式，计算出将所述橡胶温度参数控制为规定值时的所述冷却水的水量。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的混炼机控制装置，其中，
所述规定的运行控制参数为所述混炼机向混炼室压入所述橡胶材料的所述滑枕自基准位置的移动量，
所述运行控制参数计算部利用进行所述滑枕自基准位置的移动量的计算的所述运行控制参数计算模型表达式，计算出将所述橡胶温度参数控制为规定值时的所述滑枕自基准位置的移动量。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的混炼机控制装置，其中，
所述橡胶温度参数表示规定时间内的所述橡胶材料的温度变化的比例。
8.一种混炼机控制方法，对混炼机进行控制，所述混炼机使用一对转子对通过滑枕经由料斗而被压入到混炼室中的橡胶材料进行混炼，
获取与所述混炼机进行混炼的橡胶材料的温度相关的橡胶温度参数、用于控制所述混炼机的运行的多个运行控制参数和与基于所述混炼机的混炼的所述橡胶温度参数值的变化有关的相关参数且通过相关分析而确定的测量值，
预先提供有对表示所述橡胶温度参数、所述相关参数及多个所述运行控制参数之间的关系的橡胶温度参数计算模型表达式进行了变形的式且计算出多个所述运行控制参数中的规定的运行控制参数的运行控制参数计算模型表达式，在通过所述控制参数计算模型表达式算出多个所述运行控制参数中的规定的运行控制参数的情况下，在所述控制参数计算模型表达式中代入所述测量值，并使用机械学习算法计算出所述控制参数计算模型表达式中包含的多个系数和常数，
利用根据使用所述机械学习算法计算出的所述多个系数和所述常数而确定的所述运行控制参数计算模型表达式，计算出将所述橡胶温度参数控制为规定值时的所述规定的运行控制参数，
在获取所述测量值时，针对每个所述混炼机或所述橡胶材料的识别信息与表示所述混炼机的动作方式的识别信息的组合，确定与所述橡胶温度参数的值的变化的相关性相对高的相关参数的种类，并获取所确定出的该种类的相关参数的测量值。
9.一种存储介质，存储有使混炼机控制装置的计算机作为如下单元而发挥功能的程序，所述混炼机控制装置对混炼机进行控制，所述混炼机使用一对转子对通过滑枕经由料斗而被压入到混炼室中的橡胶材料进行混炼：
测量值获取单元，获取与所述混炼机进行混炼的橡胶材料的温度相关的橡胶温度参数、用于控制所述混炼机的运行的多个运行控制参数和与基于所述混炼机的混炼的所述橡胶温度参数值的变化有关的相关参数且通过相关分析而确定的所述相关参数的测量值；
机械学习单元，预先提供有对表示所述橡胶温度参数、所述相关参数及多个所述运行控制参数之间的关系的橡胶温度参数计算模型表达式进行了变形的式且计算出多个所述运行控制参数中的规定的运行控制参数的运行控制参数计算模型表达式，在通过所述控制参数计算模型表达式算出多个所述运行控制参数中的规定的运行控制参数的情况下，在所述控制参数计算模型表达式中代入所述测量值，并使用机械学习算法计算出所述控制参数计算模型表达式中包含的多个系数和常数；及
运行控制参数计算单元，利用根据使用所述机械学习算法计算出的所述多个系数和所述常数而确定的所述运行控制参数计算模型表达式，计算出将所述橡胶温度参数控制为规定值时的所述规定的运行控制参数，
在所述测量值获取单元中，针对每个所述混炼机或所述橡胶材料的识别信息与表示所述混炼机的动作方式的识别信息的组合，确定与所述橡胶温度参数的值的变化的相关性相对高的相关参数的种类，并获取所确定出的该种类的相关参数的测量值。
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