JP2020152097A - Resin film manufacturing apparatus and resin film manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は樹脂フィルム製造装置及び樹脂フィルム製造方法に関する。 The present invention relates to a resin film manufacturing apparatus and a resin film manufacturing method.
押出機に連結されたダイのリップの隙間からフィルム状の溶融樹脂を押し出す樹脂フィルム製造装置が知られている。このような樹脂フィルム製造装置では、樹脂フィルムの幅方向において、厚みを均一にすることが求められている。 A resin film manufacturing apparatus is known that extrudes a film-like molten resin from a gap between lips of a die connected to an extruder. In such a resin film manufacturing apparatus, it is required to make the thickness uniform in the width direction of the resin film.
そのため、特許文献1〜3に開示されたダイには、リップの長手方向(樹脂フィルムの幅方向)に沿って並んだ複数のヒートボルトが設けられている。各ヒートボルトのヒータによる熱膨張量を個別に制御し、ダイのリップ間隔を局所的に調整することができる。
また、特許文献4には、製造中に樹脂フィルムの厚みを測定し、ダイのリップ間隔をフィードバック制御可能な樹脂フィルム製造装置が開示されている。
Therefore, the dies disclosed in
Further, Patent Document 4 discloses a resin film manufacturing apparatus capable of measuring the thickness of a resin film during manufacturing and feedback-controlling the lip interval of a die.
発明者は、複数のヒートボルトを有するダイを備え、リップ間隔をフィードバック制御可能な樹脂フィルム製造装置の開発に際し、様々な課題を見出した。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
The inventor has found various problems in developing a resin film manufacturing apparatus having a die having a plurality of heat bolts and capable of feedback control of lip spacing.
Other issues and novel features will become apparent from the description and accompanying drawings herein.
一実施の形態に係る樹脂フィルム製造装置では、ヒートボルト毎に、厚みセンサから取得した樹脂フィルムの厚み分布から算出した制御偏差に基づいて、現在の状態と以前に選択した行動に対する報酬とを決定する。そして、状態と行動との組み合わせである制御条件を報酬に基づいて更新すると共に、更新された制御条件から現在の状態に対応した最適な行動を選択する。そして、最適な行動に基づいてヒータを制御する。 In the resin film manufacturing apparatus according to one embodiment, the current state and the reward for the previously selected action are determined for each heat bolt based on the control deviation calculated from the thickness distribution of the resin film acquired from the thickness sensor. To do. Then, the control condition, which is a combination of the state and the action, is updated based on the reward, and the optimum action corresponding to the current state is selected from the updated control condition. Then, the heater is controlled based on the optimum behavior.
前記一実施の形態によれば、優れた樹脂フィルムの製造装置を提供することができる。 According to the above-described embodiment, it is possible to provide an excellent resin film manufacturing apparatus.
以下、具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。 Hereinafter, specific embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. Moreover, in order to clarify the explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.
(実施の形態1)
<樹脂フィルム製造装置の全体構成>
まず、図1を参照して、実施の形態1に係る樹脂フィルム製造装置及び樹脂フィルム製造方法の全体構成について説明する。図1は、実施の形態1に係る樹脂フィルム製造装置及び樹脂フィルム製造方法の全体構成を示す模式的断面図である。
(Embodiment 1)
<Overall configuration of resin film manufacturing equipment>
First, with reference to FIG. 1, the overall configuration of the resin film manufacturing apparatus and the resin film manufacturing method according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of the resin film manufacturing apparatus and the resin film manufacturing method according to the first embodiment.
なお、当然のことながら、図1及びその他の図面に示した右手系xyz直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、z軸正向きが鉛直上向き、xy平面が水平面であり、図面間で共通である。
また、本明細書において、樹脂フィルムは樹脂シートを含む。
As a matter of course, the right-handed xyz orthogonal coordinates shown in FIG. 1 and other drawings are for convenience to explain the positional relationship of the components. Usually, the z-axis positive direction is vertically upward, and the xy plane is a horizontal plane, which is common between drawings.
Further, in the present specification, the resin film includes a resin sheet.
図1に示すように、実施の形態1に係る樹脂フィルム製造装置は、押出機10、Tダイ20、冷却ロール30、搬送ロール群40、巻取機50、厚みセンサ60、制御部70を備えている。実施の形態1に係る樹脂フィルム製造装置は、押出機10に連結されたTダイ20のリップ間の隙間からフィルム状の溶融樹脂82aを押し出す押出成形タイプの樹脂フィルム製造装置である。
As shown in FIG. 1, the resin film manufacturing apparatus according to the first embodiment includes an
押出機10は、例えばスクリュー式押出機である。図1に例示した押出機10では、x軸方向に延設されたシリンダ11の内部にx軸方向に延設されたスクリュー12が収容されている。シリンダ11のx軸負方向側端部の上側に、樹脂フィルム83の原料である樹脂ペレット81を投入するためのホッパ13が設けられている。
The
ホッパ13から供給された樹脂ペレット81は、回転するスクリュー12の根元から先端に向かって、すなわちx軸正方向に押し出される。樹脂ペレット81は、シリンダ11の内部において回転するスクリュー12によって圧縮され、溶融樹脂82に変化する。
なお、図示しないが、スクリュー12には、例えば、減速機を介してモータが駆動源として連結される。
The
Although not shown, a motor is connected to the
図1に示すように、Tダイ20は、押出機10の先端部(x軸正方向側端部)の下側に連結されている。Tダイ20の下端に位置するリップの隙間からフィルム状の溶融樹脂82aが下向き(z軸負方向)に押し出される。ここで、Tダイ20のリップ間隔は調整可能である。詳細には後述するように、製造される樹脂フィルム83の幅方向(y軸方向)における厚みが均一になるように、リップの長手方向(y軸方向)に沿った複数箇所において、Tダイ20のリップ間隔が調整可能である。
As shown in FIG. 1, the T-
冷却ロール30は、Tダイ20から押し出されたフィルム状の溶融樹脂82aを冷却しつつ、フィルム状の溶融樹脂82aが固化した樹脂フィルム83を搬出する。冷却ロール30から搬出された樹脂フィルム83は、搬送ロール群40を介して搬送され、巻取機50によって巻き取られる。図1の例では、搬送ロール群40は、8個の搬送ロール41〜48を備えている。搬送ロールの個数、配置は適宜決定される。
The
厚みセンサ60は、例えば非接触式の厚みセンサであって、冷却ロール30から搬出された搬送中の樹脂フィルム83の幅方向の厚み分布を測定する。図1の例では、厚みセンサ60は、搬送ロール44、45の間において水平に搬送される樹脂フィルム83を上下から挟むように配置されている。厚みセンサ60は、非接触式であるため、樹脂フィルム83の幅方向(y軸方向)に走査させることができる。そのため、コンパクトな厚みセンサ60によって、樹脂フィルム83の幅方向の厚み分布を測定することができる。また、樹脂フィルム83が水平に搬送されているため、厚みセンサ60を走査させても精度良く厚み分布を測定することができる。
The
制御部70は、厚みセンサ60から取得した樹脂フィルム83の厚み分布に基づいて、Tダイ20のリップ間隔をフィードバック制御する。より具体的には、制御部70は、樹脂フィルム83の幅方向において厚みが均一になるように、Tダイ20のリップ間隔を制御する。制御部70のより詳細な構成及び動作については、後述する。
The
<Tダイ20の構成>
ここで、図2、図3を参照して、Tダイ20の構成についてより詳細に説明する。図2は、Tダイ20の断面図である。また、図3は、Tダイ20の下側(リップ側)の部分斜視図である。
<Structure of T-die 20>
Here, the configuration of the T-
図2、図3に示すように、Tダイ20は、突き合わせられた一対のダイブロック21、22からなる。突き合わせられた一対のダイブロック21、22は、いずれも外側面から内側面(突き合わせ面)に向かって下方向に傾斜したテーパー部が設けられている。すなわち、ダイブロック21、22の突き合わせ面の下端部には、薄肉のリップ21a、22aが設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the T-
一対のダイブロック21、22の突き合わせ面には、導入口20a、マニホールド20b、及びスリット20cが形成されている。導入口20aは、Tダイ20の上面から下方向(z軸負方向)に延設されている。マニホールド20bは、導入口20aの下端からy軸正方向及びy軸負方向に延設されている。このように、Tダイ20では、導入口20aとマニホールド20bとがT字状に形成されている。
An
さらに、マニホールド20bの底面からTダイ20の下面に至るスリット20cがy軸方向に延設されている。溶融樹脂82は、導入口20a及びマニホールド20bを介してスリット20c(すなわちリップ21a、22aの隙間)から下方向に押し出される。
Further, a
ここで、リップ21aは動かない固定リップであるのに対し、リップ22aはヒートボルト23に連結された可動リップである。リップ22aには、外側面から突き合わせ面に向かって斜め上方向に切り欠き溝22bが形成されている。リップ22aは、ヒートボルト23によって押し引きされ、切り欠き溝22bの底部を支点として動くことができる。このように、リップ22aのみが可動リップであるため、簡易な構成によって容易にリップ間隔を調整することができる。
Here, the
ヒートボルト23は、ダイブロック22のテーパー部に沿って、斜め上方向に延設されている。ヒートボルト23は、ダイブロック22に固定されたホルダー25a、25bによって支持されている。より詳細には、ヒートボルト23は、ホルダー25aに形成されたねじ穴にねじ止めされている。ヒートボルト23の締め込み量は適宜調整することができる。他方、ヒートボルト23は、ホルダー25bに形成された貫通孔に挿通されているが、ホルダー25bには固定されてない。なお、ホルダー25a、25bは、ダイブロック22と別体でなく、一体に形成されていてもよい。
The
ここで、図3に示すように、複数のヒートボルト23が、リップ21a、22aの長手方向(y軸方向)に沿って並べられている。リップ21a、22aの長手方向は、樹脂フィルムの幅方向に対応する。図3の例では、模式的に3本のヒートボルト23が設けられているが、通常はより多くのヒートボルト23が設けられている。
Here, as shown in FIG. 3, a plurality of
ヒータ24は、ヒートボルト23を加熱するためにヒートボルト23毎に設けられている。図2、図3に示した例では、ホルダー25a、25bの間において、各ヒートボルト23の外周面を覆うように、ヒータ24が設けられている。ヒートボルト23を締め込むことによって、ヒートボルト23の下端面によってリップ22aを押すことができる。さらに、ヒートボルト23の下端部は、リップ22aに固定された断面U字状の連結部材26によってリップ22aに連結されている。そのため、ヒートボルト23を緩めることによって、連結部材26を介してリップ22aを引くこともできる。
A
ヒートボルト23の締め込み量によってリップ21a、22aの間隔を調整することができる。具体的には、ヒートボルト23の締め込み量を増加させると、ヒートボルト23がリップ22aを押し、リップ21a、22aの間隔が狭くなる。反対に、ヒートボルト23の締め込み量を減少させると、リップ21a、22aの間隔が広くなる。ヒートボルト23の締め込み量は、例えば手動により調整される。
The distance between the
さらに、ヒータ24によるヒートボルト23の熱膨張量によって、リップ21a、22aの間隔を微調整することができる。具体的には、ヒータ24の加熱温度を上昇させると、ヒートボルト23の熱膨張量が増加するため、ヒートボルト23がリップ22aを押し、リップ21a、22aの間隔が狭くなる。反対に、ヒータ24の加熱温度を低下させると、ヒートボルト23の熱膨張量が減少するため、リップ21a、22aの間隔が広くなる。各ヒートボルト23の熱膨張量すなわち各ヒータ24の加熱は、制御部70によって制御される。
Further, the distance between the
<比較例に係る制御部70の構成>
比較例に係る樹脂フィルム製造装置は、図1に示した実施の形態1に係る樹脂フィルム製造装置と同様の全体構成を有している。比較例では、制御部70が、PID制御を用いて、厚みセンサ60から取得した樹脂フィルム83の厚み分布に基づいて、各ヒートボルト23のヒータ24をフィードバック制御する。PID制御の場合、プロセス条件を変更する度に、パラメータを調整する必要がある。通常、作業者が試行錯誤してパラメータを調整するため、パラメータ調整に多大な時間及び樹脂材料を要するという問題があった。
<Structure of
The resin film manufacturing apparatus according to the comparative example has the same overall configuration as the resin film manufacturing apparatus according to the first embodiment shown in FIG. In the comparative example, the
<実施の形態1に係る制御部70の構成>
次に、図4を参照して、実施の形態1に係る制御部70の構成についてより詳細に説明する。図4は、実施の形態1に係る制御部70の構成を示すブロック図である。図4に示すように、実施の形態1に係る制御部70は、状態観測部71、制御条件学習部72、記憶部73、制御信号出力部74を備えている。
<Structure of
Next, the configuration of the
なお、制御部70を構成する各機能ブロックは、ハードウェア的には、CPU(Central Processing Unit)、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現することができる。従って、各機能ブロックは、コンピュータのハードウェアやソフトウェアやそれらの組み合わせによって色々な形態で実現できる。
Each functional block constituting the
状態観測部71は、厚みセンサ60から取得した樹脂フィルム83の厚み分布の測定値pvから、ヒートボルト23毎の制御偏差を算出する。制御偏差は、目標値と測定値pvとの差分である。ここで、目標値は、全ヒートボルト23において、厚みセンサ60によって測定された樹脂フィルム83の厚み分布の測定値pvの平均値である。
なお、測定値pvの平均値を求める際、製品として利用しない樹脂フィルム83の両端部の測定値については除外してもよい。
The
When calculating the average value of the measured values pv, the measured values at both ends of the
他方、各ヒートボルト23の測定値pvは、各ヒートボルト23に割り当てられた測定点における厚み測定値pvから定まる。例えば、各ヒートボルト23の測定値pvは、各ヒートボルト23に割り当てられた測定点における厚み測定値pvの平均値である。あるいは、各ヒートボルト23に割り当てられた測定点において、目標値との差分が最大の厚み測定値pvを各ヒートボルト23の測定値pvとしてもよい。
On the other hand, the measured value pv of each
そして、状態観測部71は、各ヒートボルト23について、算出した制御偏差に基づいて、現在の状態stと以前(例えば前回)に選択した行動acに対する報酬rwとを決定する。
状態stは、無限に取り得る制御偏差の値を有限個に区分するために予め設定されている。説明のための簡易な例としては、制御偏差errとした場合、−0.9μm≦err<−0.6μmを状態st1、−0.6μm≦err<−0.3μmを状態st2、−0.3μm≦err<0.3μmを状態st3、0.3μm≦err<0.6μmを状態st4、0.6μm≦err≦0.9μmを状態st5などと設定される。実際には、より細分化された多数の状態stが設定される場合が多い。
Then, the
The state st is preset to divide the infinitely possible control deviation values into a finite number. As a simple example for explanation, when the control deviation is err, -0.9 μm ≤ err <-0.6 μm is the state st1, and -0.6 μm ≤ err <-0.3 μm is the state st2, −0. 3 μm ≦ err <0.3 μm is set as state st3, 0.3 μm ≦ err <0.6 μm is set as state st4, 0.6 μm ≦ err ≦ 0.9 μm is set as state st5, and the like. In reality, a large number of more subdivided states st are often set.
報酬rwは、以前の状態stにおいて選択した行動acを評価するための指標である。
具体的には、算出した現在の制御偏差の絶対値が、以前の制御偏差の絶対値よりも小さくなっていれば、状態観測部71は、以前に選択した行動acが適切であると判断し、例えば報酬rwを正の値とする。換言すると、以前と同じ状態stにおいて前回選択した行動acが再度選択され易くなるように、報酬rwが決定される。
The reward rw is an index for evaluating the action ac selected in the previous state st.
Specifically, if the calculated absolute value of the current control deviation is smaller than the absolute value of the previous control deviation, the
反対に、算出した現在の制御偏差の絶対値が、以前の制御偏差の絶対値よりも大きくなっていれば、状態観測部71は、以前に選択した行動acが不適切であると判断し、例えば報酬rwを負の値とする。換言すると、以前と同じ状態stにおいて前回選択した行動acが再度選択され難くなるように、報酬rwが決定される。
なお、報酬rwの具体例については後述する。また、報酬rwの値は適宜決定することができる。例えば、報酬rwの値が常に正の値であってもよく、報酬rwの値が常に負の値であってもよい。
On the contrary, if the calculated absolute value of the current control deviation is larger than the absolute value of the previous control deviation, the
A specific example of the reward rw will be described later. Further, the value of the reward rw can be appropriately determined. For example, the value of the reward rn may always be a positive value, and the value of the reward rn may always be a negative value.
制御条件学習部72は、各ヒートボルト23について、強化学習を行う。具体的には、制御条件学習部72は、制御条件(学習結果)を報酬rwに基づいて更新すると共に、更新された制御条件から現在の状態stに対応した最適な行動acを選択する。制御条件は、状態stと行動acとの組み合わせである。上述の状態st1〜st5に対応した簡易な制御条件(学習結果)を表1に示す。図4の例では、制御条件学習部72は、更新した制御条件ccを例えばメモリである記憶部73に格納すると共に、記憶部73から制御条件ccを読み出して更新する。
The control
表1は、強化学習の一例であるQ学習による制御条件(学習結果)を示している。表1の最上行には上述の5つの状態st1〜st5が示されている。すなわち、2〜6列目の各列が5つの状態st1〜st5を示している。他方、表1の最左列には4つの行動ac1〜ac4が示されている。すなわち、2〜5列目の各行が、4つの行動ac1〜ac4を示している。 Table 1 shows the control conditions (learning results) by Q-learning, which is an example of reinforcement learning. The top row of Table 1 shows the above-mentioned five states st1 to st5. That is, each of the 2nd to 6th columns shows five states st1 to st5. On the other hand, four actions ac1 to ac4 are shown in the leftmost column of Table 1. That is, each row in the 2nd to 5th columns shows four actions ac1 to ac4.
ここで、表1の例では、ヒータ24への出力(例えば電圧)を1%減らす行動を行動ac1(出力変化:−1%)と設定している。ヒータ24への出力を維持する行動を行動ac2(出力変化:0%)と設定している。ヒータ24への出力を1%増やす行動を行動ac3(出力変化:+1%)と設定している。ヒータ24への出力を1.5%増やす行動を行動ac4(出力変化:+1.5%)と設定している。表1の例は、あくまでも説明のための簡易な例であって、実際には、より細分化された多数の行動acが設定される場合が多い。
Here, in the example of Table 1, the action of reducing the output (for example, voltage) to the
表1において状態stと行動acとの組み合わせから定まる値は、価値Q(st、ac)と呼ばれる。価値Qは、初期値が与えられた後、公知の更新式を利用して報酬rwに基づいて順次更新される。価値Qの初期値は、例えば図4に示す学習条件に含まれる。学習条件は、例えば作業者によって入力される。価値Qの初期値は記憶部73に格納されていてもよく、例えば過去の学習結果を初期値として用いてもよい。また、図4に示す学習条件には、例えば表1に示した状態st1〜st5及び行動ac1〜ac4も含まれる。
In Table 1, the value determined from the combination of the state st and the action ac is called the value Q (st, ac). After the initial value is given, the value Q is sequentially updated based on the reward rn using a known update formula. The initial value of the value Q is included in the learning conditions shown in FIG. 4, for example. The learning conditions are input by, for example, an operator. The initial value of the value Q may be stored in the
表1における状態st4を例に、価値Qについて説明する。状態st4では、制御偏差が0.3μm以上0.6μm未満であるため、対象ヒートボルト23におけるリップ間隔が広過ぎる。そのため、対象ヒートボルト23を加熱するヒータ24への出力を増やし、対象ヒートボルト23の熱膨張量を増加させる必要がある。従って、制御条件学習部72による学習の結果、ヒータ24への出力を増加させる行動ac3、ac4の価値Qが大きくなっている。一方、ヒータ24への出力を維持する行動ac2及びヒータ24への出力を減少させる行動ac4の価値Qは小さくなっている。
The value Q will be described by taking the state st4 in Table 1 as an example. In the state st4, since the control deviation is 0.3 μm or more and less than 0.6 μm, the lip interval in the
表1の例において、例えば制御偏差が0.4μmである場合、状態stは状態st4である。そのため、制御条件学習部72は、状態st4において価値Qが最大であって最適な行動ac4を選択し、制御信号出力部74へ出力する。
制御信号出力部74は、入力された行動ac4に基づいて、ヒータ24へ出力する制御信号ctrを1.5%増やす。制御信号ctrは例えば電圧信号である。
In the example of Table 1, for example, when the control deviation is 0.4 μm, the state st is the state st4. Therefore, the control
The control
そして、次回の制御偏差の絶対値が今回の制御偏差の絶対値0.4μmよりも小さければ、状態観測部71は、今回の状態st4における行動ac4の選択が適切であると判断し、正の値の報酬rwを出力する。そのため、制御条件学習部72は、状態st4における行動ac4の価値+5.6を報酬rwに応じて増やすように制御条件を更新する。その結果、状態st4の場合、制御条件学習部72は、引き続き行動ac4を選択する。
Then, if the absolute value of the next control deviation is smaller than the absolute value of the current control deviation of 0.4 μm, the
一方、次回の制御偏差の絶対値が今回の制御偏差の絶対値0.4μmよりも大きければ、状態観測部71は、今回の状態st4における行動ac4の選択が不適切であると判断し、負の値の報酬rwを出力する。そのため、制御条件学習部72は、状態st4における行動ac4の価値+5.6を報酬rwに応じて減らすように制御条件を更新する。その結果、状態st4における行動ac4の価値が行動ac3の価値+5.4よりも小さくなると、状態st4の場合、制御条件学習部72は、行動ac4に代えて行動ac3を選択する。
On the other hand, if the absolute value of the next control deviation is larger than the absolute value of the current control deviation of 0.4 μm, the
なお、制御条件を更新するタイミングは、次回に限らず、タイムラグなどを考慮して適宜決定すればよい。また、学習初期段階では、学習を促進するために、ランダムに行動acを選択してもよい。さらに、表1では、簡易なQ学習による強化学習について説明したが、学習アルゴリズムについては、Q学習、AC(Actor-Critic)法、TD学習、モンテカルロ法など様々あるが、何ら限定されるものではない。例えば、状態st及び行動acの数が増えて組み合わせ爆発が発生する場合は、AC法などを用いるなど状況によって選定すればよい。 The timing of updating the control conditions is not limited to the next time, and may be appropriately determined in consideration of a time lag and the like. Further, in the initial stage of learning, the action ac may be randomly selected in order to promote learning. Furthermore, in Table 1, reinforcement learning by simple Q-learning was explained, but there are various learning algorithms such as Q-learning, AC (Actor-Critic) method, TD learning, and Monte Carlo method, but they are not limited in any way. Absent. For example, when the number of state st and action ac increases and a combinatorial explosion occurs, it may be selected depending on the situation such as using the AC method.
また、AC法では、方策関数として確率分布関数を用いる場合が多い。その確率分布関数は、正規分布関数に限らず、例えば、簡単化を目的としてシグモイド関数、ソフトマックス関数などを用いてもよい。シグモイド関数は、ニューラルネットワークで最も使用される関数である。強化学習は、ニューラルネットワークと同じ機械学習の1つであるため、シグモイド関数を採用できる。また、シグモイド関数は、関数自体も簡単であり、扱い易いという利点もある。
以上の通り、学習アルゴリズムや用いる関数は様々であるが、プロセスに対して最適なものを適宜選定すればよい。
Further, in the AC method, a probability distribution function is often used as a policy function. The probability distribution function is not limited to the normal distribution function, and for example, a sigmoid function, a softmax function, or the like may be used for the purpose of simplification. The sigmoid function is the most used function in neural networks. Reinforcement learning is one of the same machine learning as neural networks, so a sigmoid function can be adopted. In addition, the sigmoid function has the advantage that the function itself is simple and easy to handle.
As described above, there are various learning algorithms and functions to be used, but the most suitable one for the process may be appropriately selected.
以上に説明した通り、実施の形態1に係る樹脂フィルム製造装置では、PID制御を用いていないため、そもそもプロセス条件の変更に伴うパラメータ調整が不要である。また、制御部70が、強化学習によって、制御条件(学習結果)を報酬rwに基づいて更新すると共に、更新された制御条件から現在の状態stに対応した最適な行動acを選択する。そのため、プロセス条件を変更した場合でも、比較例に比べ、調整に要する時間及び樹脂材料を抑制することができる。
As described above, since the resin film manufacturing apparatus according to the first embodiment does not use PID control, it is not necessary to adjust the parameters due to the change of the process conditions in the first place. Further, the
<樹脂フィルム製造方法>
次に、図1、図5を参照して、実施の形態1に係る樹脂フィルム製造方法の詳細について説明する。図5は、実施の形態1に係る樹脂フィルム製造方法におけるリップ間隔の制御方法を示すフローチャートである。
<Resin film manufacturing method>
Next, the details of the resin film manufacturing method according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 5. FIG. 5 is a flowchart showing a method of controlling the lip interval in the resin film manufacturing method according to the first embodiment.
図1に示すように、実施の形態1に係る樹脂フィルム製造方法では、Tダイ20の一対のリップ21a、22aの隙間からフィルム状の溶融樹脂82aを押し出す。
次に、フィルム状の溶融樹脂82aが固化した樹脂フィルム83を搬送しつつ、厚みセンサ60によって樹脂フィルム83の幅方向の厚み分布を測定する。
そして、制御部70は、厚みセンサ60によって測定された厚み分布に基づいて、リップ間隔をフィードバック制御する。
As shown in FIG. 1, in the resin film manufacturing method according to the first embodiment, the film-like
Next, the thickness distribution of the
Then, the
次に、図5を参照して、実施の形態1に係る樹脂フィルム製造方法におけるリップ間隔の制御方法について説明する。図5の説明においては、図4も適宜参照する。
まず、図5に示すように、図4に示した制御部70の状態観測部71は、ヒートボルト23毎に、樹脂フィルム83の厚み分布から制御偏差を算出する。そして、算出した制御偏差に基づいて、現在の状態stと以前に選択した行動acに対する報酬rwとを決定する(ステップS1)。なお、初回には、以前(例えば前回)に選択した行動acが存在せず、報酬rwを決定することができないため、現在の状態stのみを決定する。
Next, with reference to FIG. 5, a method of controlling the lip interval in the resin film manufacturing method according to the first embodiment will be described. In the description of FIG. 5, FIG. 4 is also referred to as appropriate.
First, as shown in FIG. 5, the
次に、制御部70の制御条件学習部72は、状態stと行動acとの組み合わせである制御条件を報酬rwに基づいて更新する。そして、更新された制御条件から現在の状態stに対応した最適な行動acを選択する(ステップS2)。
そして、制御部70の制御信号出力部74は、制御条件学習部72が選択した最適な行動acに基づいて、ヒータ24に制御信号ctrを出力する(ステップS3)。
Next, the control
Then, the control
樹脂フィルム83の製造が終了していなければ(ステップS4NO)、ステップS1に戻って制御を継続する。一方、樹脂フィルム83の製造が終了したら(ステップS4YES)、制御を終了する。すなわち、樹脂フィルム83の製造が終了するまで、ステップS1〜S3を繰り返す。
If the production of the
以上に説明した通り、実施の形態1に係る樹脂フィルム製造方法では、PID制御を用いていないため、そもそもプロセス条件の変更に伴うパラメータ調整が不要である。また、コンピュータを用いた強化学習によって、制御条件(学習結果)を報酬rwに基づいて更新すると共に、更新された制御条件から現在の状態stに対応した最適な行動acを選択する。そのため、プロセス条件を変更した場合でも、比較例に比べ、調整に要する時間及び樹脂材料を抑制することができる。 As described above, since the resin film manufacturing method according to the first embodiment does not use PID control, it is not necessary to adjust the parameters due to the change of the process conditions in the first place. In addition, the control condition (learning result) is updated based on the reward rw by reinforcement learning using a computer, and the optimum action ac corresponding to the current state st is selected from the updated control condition. Therefore, even when the process conditions are changed, the time required for adjustment and the resin material can be suppressed as compared with the comparative example.
(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係る樹脂フィルム製造装置について説明する。実施の形態2に係る樹脂フィルム製造装置の全体構成は、図1〜図3に示した実施の形態1に係る樹脂フィルム製造装置の全体構成と同様であるため、説明を省略する。実施の形態2に係る樹脂フィルム製造装置は、制御部70の構成が実施の形態1に係る樹脂フィルム製造装置と異なる。
(Embodiment 2)
Next, the resin film manufacturing apparatus according to the second embodiment will be described. Since the overall configuration of the resin film manufacturing apparatus according to the second embodiment is the same as the overall configuration of the resin film manufacturing apparatus according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the description thereof will be omitted. The structure of the
図6は、実施の形態2に係る制御部70の構成を示すブロック図である。図6に示すように、実施の形態2に係る制御部70は、状態観測部71、制御条件学習部72、記憶部73、PIDコントローラ74aを備えている。すなわち、実施の形態2に係る制御部70は、図4に示した実施の形態1に係る制御部70における制御信号出力部74として、PIDコントローラ74aを備えている。PIDコントローラ74aも制御信号出力部の一形態である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the
状態観測部71は、実施の形態1と同様に、各ヒートボルト23について、算出した制御偏差errに基づいて、現在の状態stと以前に選択した行動acに対する報酬rwとを決定する。そして、状態観測部71は、現在の状態stと報酬rwとを制御条件学習部72に出力する。さらに、実施の形態2に係る状態観測部71は、算出した制御偏差errをPIDコントローラ74aに出力する。
Similar to the first embodiment, the
制御条件学習部72も、実施の形態1と同様に、各ヒートボルト23について、強化学習を行う。具体的には、制御条件学習部72は、制御条件(学習結果)を報酬rwに基づいて更新すると共に、更新された制御条件から現在の状態stに対応した最適な行動acを選択する。ここで、実施の形態1では、制御条件学習部72が選択する行動acの内容が、ヒータ24への出力を直接変更することである。これに対し、実施の形態2では、制御条件学習部72が選択する行動acの内容が、PIDコントローラ74aのパラメータを変更することである。
The control
図6に示すように、制御条件学習部72から出力された行動acに基づいて、PIDコントローラ74aのパラメータが逐次変更される。他方、PIDコントローラ74aは、入力された制御偏差errに基づいて、ヒータ24へ制御信号ctrを出力する。制御信号ctrは例えば電圧信号である。
その他の構成は、実施の形態1と同様であるから説明を省略する。
As shown in FIG. 6, the parameters of the
Since other configurations are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
以上に説明した通り、実施の形態2に係る樹脂フィルム製造装置では、PID制御を用いているため、プロセス条件の変更に伴うパラメータ調整が必要である。実施の形態2に係る樹脂フィルム製造装置では、制御部70が、強化学習によって、制御条件(学習結果)を報酬rwに基づいて更新すると共に、更新された制御条件から現在の状態stに対応した最適な行動acを選択する。ここで、強化学習における行動acが、PIDコントローラ74aのパラメータの変更である。そのため、プロセス条件を変更した場合でも、比較例に比べ、パラメータ調整に要する時間及び樹脂材料を抑制することができる。
As described above, since the resin film manufacturing apparatus according to the second embodiment uses PID control, it is necessary to adjust the parameters according to the change of the process conditions. In the resin film manufacturing apparatus according to the second embodiment, the
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments already described, and various changes can be made without departing from the gist thereof. It goes without saying that it is possible.
10 押出機
11 シリンダ
12 スクリュー
13 ホッパ
20 Tダイ
20a 導入口
20b マニホールド
20c スリット
21、22 ダイブロック
21a、22a リップ
22b 切り欠き溝
23 ヒートボルト
24 ヒータ
25a、25b ホルダー
26 連結部材
30 冷却ロール
40 搬送ロール群
41〜48 搬送ロール
50 巻取機
60 厚みセンサ
70 制御部
71 状態観測部
72 制御条件学習部
73 記憶部
74 制御信号出力部
74a PIDコントローラ
81 樹脂ペレット
82 溶融樹脂
82a フィルム状の溶融樹脂
83 樹脂フィルム
ac 行動
cc 制御条件
ctr 制御信号
err 制御偏差
pv 測定値
rw 報酬
st 状態
10
Claims (14)
前記一対のリップの隙間から押し出されたフィルム状の溶融樹脂を冷却しつつ、前記溶融樹脂が固化した樹脂フィルムを搬出する冷却ロールと、
前記冷却ロールから搬出された前記樹脂フィルムの幅方向の厚み分布を測定する厚みセンサと、
前記厚みセンサから取得した前記厚み分布に基づいて、前記リップ間隔をフィードバック制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記ヒートボルト毎に、
前記厚み分布から算出した制御偏差に基づいて、現在の状態と以前に選択した行動に対する報酬とを決定し、
状態と行動との組み合わせである制御条件を前記報酬に基づいて更新すると共に、更新された制御条件から前記現在の状態に対応した最適な行動を選択し、
前記最適な行動に基づいて前記ヒータを制御する、
樹脂フィルム製造装置。 A die having a plurality of pairs of heat bolts arranged along the longitudinal direction of the pair of lips and heaters for heating the heat bolts, and the lip spacing can be adjusted for each heat bolt.
A cooling roll that carries out a resin film in which the molten resin is solidified while cooling the film-like molten resin extruded from the gap between the pair of lips.
A thickness sensor that measures the thickness distribution in the width direction of the resin film carried out from the cooling roll, and
A control unit that feedback-controls the lip interval based on the thickness distribution acquired from the thickness sensor is provided.
The control unit is used for each heat bolt.
Based on the control deviation calculated from the thickness distribution, the current state and the reward for the previously selected action are determined.
The control condition, which is a combination of the state and the action, is updated based on the reward, and the optimum action corresponding to the current state is selected from the updated control condition.
Control the heater based on the optimal behavior,
Resin film manufacturing equipment.
請求項1に記載の樹脂フィルム製造装置。 The action is a change in the output of the heater.
The resin film manufacturing apparatus according to claim 1.
請求項1に記載の樹脂フィルム製造装置。 The action is a change in the parameters of the PID controller that controls the output of the heater.
The resin film manufacturing apparatus according to claim 1.
請求項1に記載の樹脂フィルム製造装置。 The thickness sensor is a non-contact type.
The resin film manufacturing apparatus according to claim 1.
請求項4に記載の樹脂フィルム製造装置。 The thickness sensor measures the thickness distribution in the width direction of the resin film while scanning in the width direction of the resin film.
The resin film manufacturing apparatus according to claim 4.
請求項5に記載の樹脂フィルム製造装置。 The thickness sensor measures the thickness distribution of the horizontally conveyed resin film in the width direction.
The resin film manufacturing apparatus according to claim 5.
請求項1に記載の樹脂フィルム製造装置。 Only one of the pair of lips is connected to the heat bolt.
The resin film manufacturing apparatus according to claim 1.
(b)前記溶融樹脂が固化した樹脂フィルムを搬送しつつ、前記樹脂フィルムの幅方向の厚み分布を測定する工程、
(c)測定された前記厚み分布に基づいて、リップ間隔をフィードバック制御する工程、を備え、
前記ダイは、前記一対のリップの長手方向に沿って並べられたヒートボルトと、当該ヒートボルトを加熱するヒータとを複数対有し、前記ヒートボルト毎に前記リップ間隔を調整可能であって、
前記工程(c)において、コンピュータが、前記ヒートボルト毎に、
(c1)前記厚み分布から算出した制御偏差に基づいて、現在の状態と以前に選択した行動に対する報酬とを決定し、
(c2)状態と行動との組み合わせである制御条件を前記報酬に基づいて更新すると共に、更新された制御条件から前記現在の状態に対応した最適な行動を選択し、
(c3)前記最適な行動に基づいて前記ヒータを制御する、
樹脂フィルム製造方法。 (A) A step of extruding a film-like molten resin from a gap between a pair of lips of a die.
(B) A step of measuring the thickness distribution in the width direction of the resin film while transporting the resin film in which the molten resin is solidified.
(C) A step of feedback-controlling the lip spacing based on the measured thickness distribution is provided.
The die has a plurality of pairs of heat bolts arranged along the longitudinal direction of the pair of lips and heaters for heating the heat bolts, and the lip spacing can be adjusted for each heat bolt.
In the step (c), the computer performs each of the heat bolts.
(C1) Based on the control deviation calculated from the thickness distribution, the current state and the reward for the previously selected action are determined.
(C2) The control condition, which is a combination of the state and the action, is updated based on the reward, and the optimum action corresponding to the current state is selected from the updated control condition.
(C3) The heater is controlled based on the optimum behavior.
Resin film manufacturing method.
請求項8に記載の樹脂フィルム製造方法。 The action determined in the step (c2) is a change in the output of the heater.
The resin film manufacturing method according to claim 8.
請求項8に記載の樹脂フィルム製造方法。 The action determined in the step (c2) is a change in the parameters of the PID controller that controls the output of the heater.
The resin film manufacturing method according to claim 8.
請求項8に記載の樹脂フィルム製造方法。 In the step (b), the thickness distribution in the width direction of the resin film is measured by a non-contact thickness sensor.
The resin film manufacturing method according to claim 8.
請求項11に記載の樹脂フィルム製造方法。 While scanning the thickness sensor in the width direction of the resin film, the thickness distribution in the width direction of the resin film is measured.
The resin film manufacturing method according to claim 11.
請求項12に記載の樹脂フィルム製造方法。 The thickness sensor measures the thickness distribution in the width direction of the horizontally conveyed resin film.
The resin film manufacturing method according to claim 12.
請求項8に記載の樹脂フィルム製造方法。 Only one of the pair of lips is connected to the heat bolt.
The resin film manufacturing method according to claim 8.
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