JP2021115705A - 射出成形装置の検査方法、試験用型および検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形装置を精度よく検査可能な技術を提供する。【解決手段】射出成形装置の検査方法は、固定型および可動型によって区画されるキャビティー部内に第１射出成形装置から射出された溶融材料の温度または圧力を測定するセンサーを有する試験用型を用いて得られたセンサーの第１検出値を取得する第１工程と、第２射出成形装置からキャビティー部内に溶融材料を射出して、センサーの第２検出値を取得する第２工程と、第１検出値と第２検出値とを用いて検査を行う第３工程と、を備える。【選択図】図８

Description

本開示は、射出成形装置の検査方法、試験用型および検査システムに関する。

特許文献１には、端面に螺旋溝が形成されたローターと、ローターの端面に当接するバレルとによって材料の可塑化を行う射出成形装置が開示されている。

特開２０１０−２４１０１６号公報

射出成形装置は、長期の使用によって装置の状態が変化したり、異常が生じたりする場合がある。また、同じ構成の射出成形装置同士でも、成形品の品質にばらつきが生じる場合がある。そのため、射出成形装置を精度よく検査可能な技術が求められている。

本開示の第１の形態によれば、射出成形装置の検査方法が提供される。この検査方法は、固定型および可動型によって区画されるキャビティー部内に第１射出成形装置から射出された溶融材料の温度または圧力を測定するセンサーを有する試験用型を用いて得られた前記センサーの第１検出値を取得する第１工程と、第２射出成形装置から前記キャビティー部内に溶融材料を射出して、前記センサーの第２検出値を取得する第２工程と、前記第１検出値と前記第２検出値とを用いて検査を行う第３工程と、を備える。

本開示の第２の形態によれば、射出成形装置に取り付けられる試験用型が提供される。この試験用型は、固定型と、可動型と、前記固定型および前記可動型によって区画されるキャビティー部と、前記射出成形装置から前記キャビティー部内に射出された溶融材料の温度または圧力を測定するセンサーと、を備える。

本開示の第３の形態によれば、射出成形装置の検査システムが提供される。この検査システムは、固定型、可動型、前記固定型および前記可動型によって区画されるキャビティー部、および、前記射出成形装置から前記キャビティー部内に射出された溶融材料の温度または圧力を測定するセンサーを有し、前記射出成形装置に取り付けられる試験用型と、前記センサーの検出値を取得する取得部、および、前記検出値を送信する送信部を有する端末装置と、前記送信部によって送信された前記検出値を受信する受信部、前記検出値を用いて前記射出成形装置の検査を行う検査部、および、前記検査の結果を出力する出力部、を有するサーバーと、を備える。

検査システムの概略構成を示す図。 射出成形装置の概略構成を示す断面図。 ローターの構成を示す斜視図。 バレルの構成を示す説明図。 可動型の固定型側の端面を示す平面図。 樹脂温度のセンサー値の変化を示す図。 樹脂圧力のセンサー値の変化を示す図。 検査処理のフローチャート。 第２実施形態における検査システムの概略構成を示す図。 第３実施形態におけるサーバーの検査部の機能ブロック図。 検査部が実行するＱ学習のフローチャート。 可動型の他の例を示す平面図。

Ａ．第１実施形態：
図１は、本実施形態における検査システム２０の概略構成を示す図である。検査システム２０は、射出成形装置１０を検査するシステムである。射出成形装置１０は、材料を可塑化する可塑化部１００と、可塑化部１００に材料を供給する材料供給部１１０と、射出成形装置１０に取り付けられた型を開閉するための型締装置１７０と、を備えている。射出成形装置１０は、制御装置５００によって制御される。制御装置５００は、例えば、プログラマブルロジックコントローラーによって構成される。本実施形態における射出成形装置１０は、「第１射出成形装置」と「第２射出成形装置」の両方に相当する。

検査システム２０は、試験用型１６０と、端末装置６００と、サーバー７００とを備えている。試験用型１６０は、射出成形装置１０の検査のために用いられる型であり、射出成形装置１０に脱着可能に取り付けられる。射出成形装置１０によって成形品が量産あるいは試作される場合には、試験用型１６０に換えて、成形用型が射出成形装置１０に取り付けられる。試験用型１６０の詳細については後述するが、試験用型１６０には、射出成形装置１０から試験用型１６０内に射出された溶融材料の温度や圧力を測定するセンサーが設けられている。

端末装置６００は、ＣＰＵおよびメモリーを備えるコンピューターにより構成されている。端末装置６００は、例えば、射出成形装置１０のメンテナンスを行う作業員によって使用される。端末装置６００は、試験用型１６０に設けられたセンサーの検出値を取得する取得部６１０と、その検出値を無線通信あるいは有線通信によりサーバー７００に送信する送信部６２０とを備える。取得部６１０は、制御装置５００を通じてセンサーの検出値を取得する。

サーバー７００は、ＣＰＵおよびメモリーを備えるコンピューターにより構成されている。サーバー７００は、端末装置６００と通信可能に構成されている。サーバー７００は、例えば、端末装置６００とインターネットＩＮＴを通じて接続される。サーバー７００のことをクラウドサーバーと呼ぶことも可能である。サーバー７００は、端末装置６００の送信部６２０によって送信された検出値を受信する受信部７１０と、その検出値を用いて、射出成形装置１０の検査を行う検査部７２０と、その検査結果を出力する出力部７３０とを備える。検査システム２０によって実行される処理内容は後述する。

図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が表されている。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向は、互いに直交する３つの空間軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿った方向であり、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿う一方側の方向と、その反対方向を両方含む。Ｘ軸およびＹ軸は、水平面に沿った軸であり、Ｚ軸は、鉛直線に沿った軸である。他の図においても、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が、適宜、表されている。図１におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向と、他の図におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向とは、同じ方向を表している。

図２は、射出成形装置１０の概略構成を示す断面図である。図２には、図１の下方側、すなわち、−Ｚ方向から射出成形装置１０を見た断面を示している。上述したように、射出成形装置１０は、可塑化部１００と型締装置１７０とを備えており、試験用型１６０が取り付けられる。なお、図２には、試験用型１６０の構成を概略的に示しており、その詳細な構成については後述する。

可塑化部１００は、溶融部１２０と、射出制御部１５０と、射出ノズル１５６とを備えている。

溶融部１２０は、図１に示した材料供給部１１０と連通している。溶融部１２０には、材料供給部１１０から材料が供給される。本実施形態では、材料供給部１１０は、ホッパーによって構成されている。材料供給部１１０には、ペレットや粉末等の状態の材料が収容される。本実施形態では、材料供給部１１０には、材料として、ペレット状に形成されたＡＢＳ樹脂が貯留されている。

溶融部１２０は、ケース１２１と、駆動モーター１２２と、ローター１３０と、バレル１４０と、加熱部１４８と、逆止弁１４９とを、備えている。溶融部１２０は、材料供給部１１０から供給された材料の少なくとも一部を可塑化し、流動性を有するペースト状の可塑化材料を生成して射出制御部１５０へと導く。「可塑化」とは、熱可塑性を有する材料が、ガラス転移点以上の温度に加熱されることにより軟化し、流動性を発現することを意味する。「溶融」とは、熱可塑性を有する材料が融点以上の温度に加熱されて液状になることのみならず、熱可塑性を有する材料が可塑化することをも意味する。なお、本実施形態のローター１３０のことを、「フラットスクリュー」や「スクロール」と呼ぶこともある。

ローター１３０は、その中心軸ＲＸに沿った方向の高さが直径よりも小さい略円柱形状を有している。ローター１３０は、ケース１２１とバレル１４０とによって囲まれた空間に収容されている。ローター１３０は、バレル１４０に対向する端面に、溝部１３５が設けられた溝形成面１３２を有している。ローター１３０の溝形成面１３２は、バレル１４０の対向面１４２と対向する。ローター１３０の、溝形成面１３２とは反対側の面には、駆動モーター１２２が接続されている。ローター１３０は、駆動モーター１２２が発生させるトルクによって、中心軸ＲＸを中心に回転する。駆動モーター１２２は、制御装置５００の制御下で駆動される。なお中心軸ＲＸを、ローター１３０の回転軸と呼ぶこともある。

図３は、ローター１３０の溝形成面１３２側の構成を示す斜視図である。図３には、ローター１３０の中心軸ＲＸの位置が一点鎖線で示されている。上述したように、溝形成面１３２には、溝部１３５が設けられている。

ローター１３０の溝部１３５は、いわゆるスクロール溝を構成する。溝部１３５は、中央部１３７から、ローター１３０の外周に向かって弧を描くように渦状に延びている。溝部１３５は、インボリュート曲線状や、螺旋状に延びるように構成されてもよい。溝形成面１３２には、溝部１３５の側壁部を構成し、各溝部１３５に沿って延びている凸条部１３６が設けられている。溝部１３５は、ローター１３０の側面１３３に設けられた材料導入口１３４まで連続している。この材料導入口１３４は、溝部１３５に材料を受け入れる部分である。材料供給部１１０から供給された材料は、材料導入口１３４を介して、ローター１３０とバレル１４０との間に供給される。

ローター１３０の溝形成面１３２の中央部１３７は、溝部１３５の一端が接続されている窪みとして構成されている。中央部１３７は、図２に示すように、バレル１４０の対向面１４２に設けられた連通孔１４６に対向する。中央部１３７は、中心軸ＲＸと交差する。

本実施形態のローター１３０は、中央部１３７に、連通孔１４６に向けて突出する滞留抑制部１３８を備えている。本実施形態では、滞留抑制部１３８は、略円錐状の形状を有しており、滞留抑制部１３８の中心軸は、ローター１３０の中心軸ＲＸと略一致する。滞留抑制部１３８の先端は、対向面１４２の連通孔１４６の開口端よりも、連通孔１４６の内部に配置されている。滞留抑制部１３８によって中央部１３７内の可塑化材料は、効率よく連通孔１４６へと導かれるため、可塑化材料の滞留が防止される。可塑化材料の滞留のことを「淀み」と呼ぶこともある。

図３には、３つの溝部１３５と、３つの凸条部１３６と、を有するローター１３０の例が示されている。ローター１３０に設けられる溝部１３５や凸条部１３６の数は、３つには限定されない。ローター１３０には、１つの溝部１３５のみが設けられていてもよいし、２以上の複数の溝部１３５が設けられていてもよい。また、溝部１３５の数に合わせて任意の数の凸条部１３６が設けられてもよい。

図３には、材料導入口１３４が３箇所に形成されているローター１３０の例が図示されている。ローター１３０に設けられる材料導入口１３４の数は、３箇所に限定されない。ローター１３０には、材料導入口１３４が１箇所にのみ設けられていてもよいし、２箇所以上の複数の箇所に設けられていてもよい。

図４は、バレル１４０の対向面１４２側の構成を示す説明図である。上述したように、バレル１４０は、ローター１３０の溝形成面１３２に対向する対向面１４２を有している。対向面１４２の中央には、射出ノズル１５６に連通する連通孔１４６が設けられている。対向面１４２における連通孔１４６の周りには、複数の案内溝１４４が設けられている。それぞれの案内溝１４４は、一端が連通孔１４６に接続され、連通孔１４６から対向面１４２の外周に向かって渦状に延びている。それぞれの案内溝１４４は、造形材料を連通孔１４６に導く機能を有している。なお、造形材料を効率良く連通孔１４６へと到達させるためには、バレル１４０に案内溝１４４が形成されていると好ましいが、案内溝１４４は形成されていなくてもよい。

図２に示す加熱部１４８は、溶融部１２０を加熱する。本実施形態では、加熱部１４８は、バレル１４０内に設けられた４本の棒状のヒーターによって構成されている。加熱部１４８は、制御装置５００によって制御される。

逆止弁１４９は、連通孔１４６内に設けられている。逆止弁１４９は、連通孔１４６からローター１３０の中央部１３７や溝部１３５への、可塑化材料の逆流を抑制する。

溶融部１２０は、上述したローター１３０、バレル１４０および加熱部１４８によって、ローター１３０とバレル１４０との間に供給された材料を連通孔１４６に向かって搬送しながら加熱して可塑化材料を生成し、可塑化材料を、連通孔１４６から射出制御部１５０へと流出させる。

射出制御部１５０は、シリンダー１５１と、プランジャー１５２と、プランジャー駆動部１５３とを、備えている。シリンダー１５１は、バレル１４０の連通孔１４６に接続された略円筒状の部材である。プランジャー１５２は、シリンダー１５１の内部を移動する。プランジャー１５２は、モーターやギア等によって構成されたプランジャー駆動部１５３により駆動される。プランジャー駆動部１５３は、制御装置５００によって制御される。

射出制御部１５０は、制御装置５００の制御下で、プランジャー１５２をシリンダー１５１内で摺動させることによって、計量操作と射出操作とを実行する。計量操作とは、連通孔１４６から離れる方向にプランジャー１５２を移動させることによって、連通孔１４６内の可塑化材料をシリンダー１５１内へと導いて、シリンダー１５１内で計量する操作を指す。射出操作とは、連通孔１４６へ近付く方向にプランジャー１５２を移動させることによって、シリンダー１５１内の可塑化材料を、射出ノズル１５６を介して成形型に射出する操作を指す。

上述したように、射出ノズル１５６は、連通孔１４６と連通する。上述した計量操作と射出操作とが実行されることによって、シリンダー１５１内で計量された可塑化材料が、射出制御部１５０から連通孔１４６を介して射出ノズル１５６へと送られ、射出ノズル１５６から試験用型１６０へと射出される。

射出ノズル１５６へと送られた可塑化材料は、射出ノズル１５６から試験用型１６０のキャビティー部１６６へと射出される。試験用型１６０は、互いに対面する可動型１６２および固定型１６３を有し、両者の間にキャビティー部１６６を有している。キャビティー部１６６は、可動型１６２および固定型１６３に形成された凹凸形状によって区画される。キャビティー部１６６は、成形品の形状に相当する空間を有する。本実施形態では、可動型１６２および固定型１６３は、金属材料によって形成されている。可動型１６２および固定型１６３は、セラミックス材料や樹脂材料によって形成されてもよい。

型締装置１７０は、型駆動部１７１と、ボールねじ１７２とを備えている。型駆動部１７１は、モーターやギア等によって構成され、ボールねじ１７２を介して可動型１６２に接続されている。型駆動部１７１の駆動は、制御装置５００によって制御される。ボールねじ１７２は、型駆動部１７１の駆動による動力を可動型１６２に伝達する。型締装置１７０は、制御装置５００の制御下で、型駆動部１７１およびボールねじ１７２によって可動型１６２を移動させることによって、試験用型１６０の開閉を行う。

可動型１６２には、成形品を成形型１２から離型させるための押出機構１８０が設けられている。押出機構１８０は、エジェクターピン１８１と、支持板１８２と、支持棒１８４と、バネ１８５と、押出板１８３と、スラストベアリング１８６とを有する。

エジェクターピン１８１は、キャビティー部１６６内で成形された成形品を押し出すための棒状部材である。エジェクターピン１８１は、可動型１６２を貫通してキャビティー部１６６まで挿通するように設けられている。支持板１８２は、エジェクターピン１８１を支持する板部材である。エジェクターピン１８１は、支持板１８２に固定されている。支持棒１８４は、支持板１８２に固定されており、可動型１６２に形成された貫通孔に挿通される。バネ１８５は、可動型１６２と支持板１８２との間の空間に配置され、支持棒１８４に挿入されている。バネ１８５は、成形時において、エジェクターピン１８１の頭部がキャビティー部１６６の壁面の一部をなすように支持板１８２を付勢する。押出板１８３は、支持板１８２に固定されている。スラストベアリング１８６は、押出板１８３に取り付けられており、ボールねじ１７２の頭部が押出板１８３を傷つけないように設けられている。なお、スラストベアリング１８６に替えて、スラスト滑り軸受等を用いてもよい。

図５は、可動型１６２の固定型１６３側の端面を示す平面図である。可動型１６２の固定型１６３側の端面のことを、パーティング面１６５という。パーティング面１６５には、ダンベル試験片の形状を有する成形品を成形するためのキャビティー部１６６が形成されている。また、パーティング面１６５には、キャビティー部１６６に連通するように、ランナー１６７やゲート１６８、ガスベント１６９が形成されている。また、キャビティー部１６６やランナー１６７には、エジェクターピン１８１が挿通される複数の貫通孔１８８が形成されている。

キャビティー部１６６の内壁面には、射出成形装置１０からキャビティー部１６６内に射出された溶融材料の温度と圧力との両方を測定可能な温度圧力センサー１９０が埋め込まれている。本実施形態では、キャビティー部１６６内の３カ所の温度および圧力を測定するように、３つの温度圧力センサー１９０が埋め込まれている。各温度圧力センサー１９０は、圧力を測定するためのクォーツ素子と、温度を測定するための熱電対とを備えている。更に、可動型１６２には、キャビティー部１６６の近傍の型の温度を測定するための型温度センサー１９１が、可動型１６２の側面から内部に向けて形成された穴部１８９に配置されている。更に、本実施形態の可動型１６２は、その外周部の各辺の略中央部に、位置センサー１９２を備えている。位置センサー１９２は、非接触式の変位センサーであり、固定型１６３に対する可動型１６２の位置を検出する。位置センサー１９２としては、光学式や渦電流式など、種々の方式のセンサーを用いることができる。なお、位置センサー１９２が取り付けられる場所および位置センサー１９２の数は任意である。以下では、温度圧力センサー１９０、型温度センサー１９１および位置センサー１９２のことを、まとめてセンサーＳＳという。また、以下では、センサーＳＳによって測定される温度、圧力、位置のことをセンサー値という。

図６は、センサーＳＳによって検出された樹脂温度のセンサー値の変化を示す図である。図７は、センサーＳＳによって検出された樹脂圧力のセンサー値の変化を示す図である。これらの図に示すように、キャビティー部１６６内の樹脂温度のセンサー値および樹脂圧力のセンサー値は、成形サイクルごとに周期的に変化するものであり、概ね、成形開始直後に値がピークとなり、その後、型開きおよび離型が行われるに連れて、温度および圧力とも低下する。センサーＳＳによって得られたセンサー値は、時系列的に制御装置５００に記憶される。

図８は、検査システム２０において実行される検査処理のフローチャートである。この検査処理は、射出成形装置１０の検査方法を実現するための処理であり、例えば、射出成形装置１０のメンテナンス時に実行される。メンテナンスは、例えば、２００時間、半年あるいは１年といった予め定められた期間ごとに実行される。

まず、第１工程Ｓ１０では、サーバー７００の取得部６１０が、センサーＳＳによって測定された第１検出値を取得する。本実施形態では、サーバー７００は、第１検出値として、射出成形装置１０の製造時において試験用型１６０を用いて測定されたセンサー値の時系列データを取得する。時系列データとは、予め定められた期間、センサー値を連続して取得することで得られるデータである。本実施形態では、１成形サイクルの間、センサー値を取得することで得られる時系列データを第１検出値として取得する。第１検出値は、例えば、射出成形装置１０の製造時や設置時に測定され、制御装置５００に記憶される。サーバー７００は、端末装置６００を通じて、制御装置５００から第１検出値を取得する。なお、第１検出値は、制御装置５００ではなく、端末装置６００やサーバー７００に記憶されていてもよい。

第２工程Ｓ２０では、サーバー７００の受信部７１０が、センサーＳＳによって測定された第２検出値を端末装置６００から取得する。より具体的には、まず、作業員が、経年使用された射出成形装置１０に対して試験用型１６０を取り付ける。そして、制御装置５００が、射出成形装置１０を制御することによって実際に射出成形を行い、試験用型１６０のセンサーＳＳを用いて得られたセンサー値の時系列データを、第２検出値としてサーバー７００に送信することで、サーバー７００が第２検出値を取得する。

第３工程Ｓ３０では、サーバー７００の検査部７２０が、第１工程Ｓ１０および第２工程Ｓ２０において取得された第１検出値および第２検出値を用いて、射出成形装置１０の検査を行う。本実施形態では、第１検出値と第２検出値とを比較することにより、射出成形装置１０の状態変化を検査する。より具体的には、検査部７２０は、樹脂温度と樹脂圧力とのそれぞれの時系列データにおけるピーク値の低下量を第１検出値および第２検出値から算出し、その低下量を用いて、射出成形装置１０の経年劣化の度合いを状態変化として判定し、その判定結果を出力部７３０が端末装置６００に送信する。端末装置６００は、サーバー７００から受信した判定結果を表示装置に表示することにより、作業員に射出成形装置１０の劣化度合いを報知する。

サーバー７００は、劣化度合いに加えて、あるいは、劣化度合いに変えて、第１検出値のピーク値と第２検出値のピーク値との差分が、予め定められた閾値を超えた場合に、異常が生じたと判定してもよい。例えば、温度のピーク値の差分が閾値を超えれば、可塑化部１００に異常が生じたと判断できる。圧力のピーク値の差分が閾値を超えれば、可塑化部１００または型締装置１７０に異常が生じたと判断できる。そのほか、固定型１６３に対する可動型１６２の離間距離のピーク値の差分が閾値を超えていれば、型締装置１７０に異常が生じたと判断できる。なお、各閾値との比較は、時系列データのピーク値ではなく、時系列データの平均値や中央値等の代表値を用いて行ってもよい。

以上で説明した本実施形態の検査システム２０によれば、射出成形装置１０の製造時等において測定された第１検出値と、射出成形装置１０を経年使用した後に測定された第２検出値とを用いて射出成形装置１０の検査を行うため、射出成形装置１０を精度よく検査することができる。より具体的には、第１検出値と第２検出値とを用いることにより、射出成形装置１０の時間経過に伴う状態変化や、異常の有無を検査することができる。特に、第１検出値および第２検出値は、試験用型１６０に形成されたキャビティー部１６６内の樹脂の温度や圧力を直接的に測定した値であるため、これらの値を用いることにより、射出成形装置１０を精度よく検査することが可能である。また、本実施形態では、第１検出値と第２検出値とが、センサーＳＳの出力を予め定められた期間取得することで得られる時系列データであるため、射出成形装置１０の成形動作に伴うセンサー値の変化に基づき、より精度よく射出成形装置１０の検査を行うことができる。

Ｂ．第２実施形態：
図９は、第２実施形態における検査システム２０Ｂの概略構成を示す図である。第２実施形態における検査システム２０Ｂは、第１射出成形装置１０１と第２射出成形装置１０２とを含む。第１射出成形装置１０１と第２射出成形装置１０２とは、それぞれ同一の構成を有する異なる装置である。第１射出成形装置１０１は、制御装置５０１によって制御され、第２射出成形装置１０２は、制御装置５０２によって制御される。

本実施形態における検査処理では、図８に示す第１工程Ｓ１０において、サーバー７００は、端末装置６００および制御装置５０１を通じて、第１射出成形装置１０１に取り付けられた試験用型１６０のセンサーＳＳを用いて得られた第１検出値を取得する。第２工程Ｓ２０において、サーバー７００は、端末装置６００および制御装置５０２を通じて、第２射出成形装置１０２に取り付けられた試験用型１６０のセンサーＳＳを用いて得られた第２検出値を取得する。第３工程Ｓ３０において、サーバー７００は、第１工程Ｓ１０および第２工程Ｓ２０において得られた第１検出値および第２検出値を用いて検査を実行する。本実施形態では、サーバー７００は、第１検出値と第２検出値とを用いて、第１射出成形装置１０１と第２射出成形装置１０２との状態のばらつきを検査する。「状態」とは、樹脂温度、樹脂圧力、可動型の位置、経年変化の度合いなど、様々なパラメーターを含む。また、「ばらつき」とは、これらのパラメーターの一致度や乖離度、差分などの値を含む。

以上で説明した第２実施形態の検査システム２０Ｂによれば、異なる射出成形装置１０から、第１検出値と第２検出値とを取得するので、これらの検出値を比較することで、第１射出成形装置１０１と第２射出成形装置１０２との状態のばらつきを検査することができる。なお、図９には、射出成形装置を２台示しているが、射出成形装置の台数は、３台以上であってもよい。多くの射出成形装置から検出値を取得することによって、各射出成形装置の状態の統計的ばらつきを精度よく検査可能である。また、図９には、端末装置６００を１台のみ示しているが、射出成形装置１０ごとに端末装置６００が用意されてもよい。

Ｃ．第３実施形態：
図１０は、第３実施形態におけるサーバー７００の検査部７２０Ｃの機能ブロック図である。第３実施形態では、図８に示した第３工程Ｓ３０において、サーバー７００は、第１検出値および第２検出値と、射出成形装置１０の異常との相関関係が機械学習された機械学習モデルを用いて、射出成形装置１０の検査を行う。

検査部７２０Ｃは、機能ブロックとして、状態観測部７２１と判定結果取得部７２２と、学習部７２３とを備えている。学習部７２３は、報酬計算部７２５とモデル更新部７２６とを備えている。これらの機能ブロックは、サーバー７００に備えられたＣＰＵが、メモリーに記憶されたプログラムを実行することによってソフトウェア的に実現される。

検査部７２０Ｃは、機械学習モデル７２７を用いて、状態観測部７２１によって取得された第１検出値および第２検出値から、射出成形装置１０の異常状態を判定する。検査部７２０Ｃは、その判定結果を端末装置６００に送信する。端末装置６００は、その判定結果を、表示装置を用いて作業員に提示する。本実施形態における「検査」とは、検査部７２０Ｃが機械学習モデル７２７を用いて射出成形装置１０の異常状態を判定することをいう。

状態観測部７２１は、端末装置６００から、状態変数として第１検出値および第２検出値を取得してこれらの値を観測する。

判定結果取得部７２２は、端末装置６００を通じて作業員に提示された異常の判定結果が、作業員によって受け入れられたか否かを表す判定データを端末装置６００から取得する。例えば、作業員は、端末装置６００によって提示された異常の検査結果が、現実の異常状態に合致する場合には、その検査結果を受け入れることを表す操作を端末装置６００に対して行う。また、作業員は、端末装置６００によって提示された異常の検査結果が、現実の異常状態に合致しない場合には、その検査結果を受け入れないことを表す操作を端末装置６００に対して行う。端末装置６００は、作業員によって行われた操作に応じて判定データを生成し、サーバー７００の判定結果取得部７２２に送信する。

学習部７２３は、状態観測部７２１によって観測された第１検出値および第２検出値と、判定結果取得部７２２によって取得された判定データとを用いて、第１検出値および第２検出値と、射出成形装置１０の異常状態との相関関係を学習する。学習部７２３は、この学習結果に基づき、機械学習モデル７２７を更新する。機械学習モデル７２７は、例えば、後述する価値関数によって表される。射出成形装置１０の「異常状態」には、例えば、型締装置１７０が備えるギアの摩耗や、プランジャー１５２からの樹脂漏れ、加熱部１４８の加熱不良、ローター１３０の回転不良など、射出成形装置１０において発生し得る種々の異常状態が含まれる。

学習部７２３が実行する学習アルゴリズムは特に限定されず、例えば教師あり学習、教師なし学習、強化学習、ニューラルネットワーク等の、機械学習として公知の学習アルゴリズムを採用できる。図１０に示す学習部７２３は、学習アルゴリズムの一例として強化学習を実行する。強化学習は、学習対象が存在する環境の現在状態を観測するとともに現在状態で所定の行動を実行し、その行動に対し何らかの報酬を与えるというサイクルを試行錯誤的に反復して、報酬の総計が最大化されるような方策を最適解として学習する手法である。

学習部７２３が実行する強化学習のアルゴリズムの一例を説明する。この例によるアルゴリズムは、Ｑ学習として知られるものであって、行動主体の状態ｓと、その状態ｓで行動主体が選択し得る行動ａとを独立変数として、状態ｓで行動ａを選択した場合の行動の価値を表す関数Ｑ（ｓ，ａ）を学習する手法である。状態ｓで価値関数Ｑが最も高くなる行動ａを選択することが最適解となる。状態ｓと行動ａとの相関性が未知の状態でＱ学習を開始し、任意の状態ｓで種々の行動ａを選択する試行錯誤を繰り返すことで、価値関数Ｑを反復して更新し、最適解に近付ける。ここで、状態ｓで行動ａを選択した結果として環境すなわち状態ｓが変化したときに、その変化に応じた報酬ｒ、つまり行動ａの重み付けが得られるように構成し、より高い報酬ｒが得られる行動ａを選択するように学習を誘導することで、価値関数Ｑを比較的短時間で最適解に近付けることができる。

価値関数Ｑの更新式は、一般に下記の式（１）のように表すことができる。
Ｑ（Ｓ_ｔ＋１，α_ｔ＋１）←Ｑ（Ｓ_ｔ，α_ｔ）＋α（ｒ_ｔ＋１＋γｍａｘＱ（Ｓ_ｔ＋１，α）−Ｑ（ｓ_ｔ，α_ｔ）） ・・・（１）

式（１）において、ｓ_ｔ及びａ_ｔはそれぞれ時刻ｔにおける状態及び行動であり、行動ａ_ｔにより状態はｓ_ｔ＋１に変化する。ｒ_ｔ＋１は、状態がｓ_ｔからｓ_ｔ＋１に変化したことで得られる報酬である。ｍａｘＱの項は、時刻ｔ＋１で最大の価値Ｑになる行動ａを行ったときのＱを意味する。α及びγはそれぞれ学習係数及び割引率であり、０＜α≦１、０＜γ≦１で任意設定される。

学習部７２３がＱ学習を実行する場合、状態観測部７２１が観測した状態変数Ｓ及び判定結果取得部７２２が取得した判定データＤｊは、更新式の状態ｓに該当し、第１検出値および第２検出値に応じた射出成形装置１０の異常状態に対応する行動は、更新式の行動ａに該当し、報酬計算部７２５が求める報酬Ｒは、更新式の報酬ｒに該当する。よってモデル更新部７２６は、現在の射出成形装置１０の異常状態を表す関数Ｑを、報酬Ｒを用いたＱ学習により繰り返し更新する。報酬計算部が求める報酬Ｒは、例えば、価値関数Ｑを用いて判定された異常状態の判定結果が作業員に対して受け入れられた場合に正の報酬Ｒとし、受け入れられなかった場合に負の報酬Ｒとすることができる。

図１１は、検査部７２０Ｃが実行するＱ学習のフローチャートである。まずステップＳ１００で、検査部７２０Ｃは、その時点での機械学習モデル７２７を参照しながら、状態観測部７２１が観測した状態変数Ｓが示す現在状態に対応する異常状態を判定する。次に学習部７２３は、ステップＳ１１０で、状態観測部７２１が観測している現在状態の状態変数Ｓを取り込み、ステップＳ１２０で、判定結果取得部７２２が取得している現在状態の判定データＤｊを取り込む。次に学習部７２３は、ステップＳ１３０で、判定データＤｊに基づき、ステップＳ１００で判定した異常状態が適当であったか否かを判断し、適当であった場合、ステップＳ１４０で、報酬計算部７２５が求めた正の報酬Ｒを関数Ｑの更新式に適用し、次いでステップＳ１６０で、現在状態における状態変数Ｓ及び判定データＤｊと報酬Ｒと行動価値の値とを用いて機械学習モデル７２７を更新する。ステップＳ１３０で、異常状態が適当でなかったと判断した場合、学習部７２３は、ステップＳ１５０で、報酬計算部７２５が求めた負の報酬Ｒを関数Ｑの更新式に適用し、ステップＳ１６０で、現在状態における状態変数Ｓ及び判定データＤｊと報酬Ｒと行動価値の値とを用いて機械学習モデル７２７を更新する。検査部７２０Ｃは、ステップＳ１００〜Ｓ１６０を繰り返すことで機械学習モデル７２７を反復して更新し、異常判定の学習を進行させる。

以上で説明した第３実施形態によれば、射出成形装置１０の異常状態を、第１検出値および第２検出値と、機械学習結果とに基づき判定することができる。そのため、射出成形装置１０を精度よく検査することができる。なお、本実施形態では、射出成形装置１０の異常状態を学習および判定するものとしてが、そのほかにも、例えば、射出成形装置１０の異常原因や異常箇所を学習および判定するものとしてもよい。

Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ−１）上記実施形態では、図５に示したように、試験用型１６０は、ダンベル試験片の形状を有するキャビティー部１６６を有している。これに対して、試験用型１６０は、例えば、図１２に示すように、渦巻き状の形状を有するキャビティー部１６６Ｃを有していてもよい。このような形状のキャビティー部１６６Ｃを有する試験用型１６０を用いれば、溶融材料の流動性を評価することが可能である。

（Ｄ−２）上記実施形態では、第１検出値および第２検出値として、時系列データを用いた。これに対して、成形サイクル中の予め定められたタイミングにおけるセンサー値や、射出成形装置１０の起動時、終了時等におけるセンサー値を第１検出値および第２検出値として用いてもよい。

（Ｄ−３）上記実施形態では、試験用型１６０は、型温度センサー１９１と位置センサー１９２とを備えている。これに対して、試験用型１６０は、これらのセンサーを備えていなくてもよい。また、試験用型１６０は、温度圧力センサー１９０に代えて、樹脂温度のみ、あるいは、樹脂圧力のみを測定するセンサーを備えていてもよい。

（Ｄ−４）上記実施形態では、サーバー７００が、射出成形装置１０の検査を行っている。これに対して、射出成形装置１０の検査は、サーバー７００ではなく、射出成形装置１０自身や、制御装置５００、端末装置６００が行ってもよい。

（Ｄ−５）上記実施形態では、可動型１６２側にキャビティー部１６６が形成されている例を示した。これに対して、固定型１６３側にキャビティー部１６６が形成されてもよい。

（Ｄ−６）上記実施形態において、射出成形装置１０に備えられた可塑化部１００は、端面に溝部１３５が設けられたローター１３０を用いて材料の可塑化を行う。これに対して、可塑化部１００は、円筒状のバレルの中に収容された螺旋状のインラインスクリューを用いて材料の可塑化を行ってもよい。

Ｅ．他の形態：
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、以下に記載する各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

（１）本開示の第１の形態によれば、射出成形装置の検査方法が提供される。この検査方法は、固定型および可動型によって区画されるキャビティー部内に第１射出成形装置から射出された溶融材料の温度または圧力を測定するセンサーを有する試験用型を用いて得られた前記センサーの第１検出値を取得する第１工程と、第２射出成形装置から前記キャビティー部内に溶融材料を射出して、前記センサーの第２検出値を取得する第２工程と、前記第１検出値と前記第２検出値とを用いて検査を行う第３工程と、を備える。
この形態の検査方法によれば、第１検出値と第２検出値とを用いることにより、射出成形装置を精度よく検査できる。

（２）上記形態において、前記第２射出成形装置は、前記第１射出成形装置が経年使用された装置であり、前記第３工程では、前記第１射出成形装置の時間経過に伴う状態変化を検査してもよい。

（３）上記形態において、前記第１射出成形装置と前記第２射出成形装置とは異なる装置であり、前記第３工程では、前記第１射出成形装置と前記第２射出成形装置との状態のばらつきを検査してもよい。

（４）上記形態において、前記第３工程では、前記第２射出成形装置の異常を検査してもよい。

（５）上記形態において、前記第３工程では、前記第１検出値および前記第２検出値と前記異常との相関関係が機械学習された機械学習モデルを用いて、前記検査を行ってもよい。この形態によれば、射出成形装置の異常をより精度よく検査できる。

（６）上記形態において、前記第１検出値および前記第２検出値は、前記センサーの出力を予め定められた期間取得することで得られる時系列データであってもよい。この形態によれば、射出成形装置の成形動作に伴うセンサーの出力の変化に基づき、より精度よく射出成形装置を検査できる。

（７）上記形態において、前記試験用型は、前記可動型の位置を測定するセンサーを有してもよい。この形態によれば、可動型の位置を用いて射出成形装置を検査できる。

（８）上記形態において、前記第１射出成形装置および前記第２射出成形装置は、端面に溝が形成されたローターと、前記端面に対向するよう配置され、連通孔が形成されたバレルと、加熱部と、を有する可塑化部を備えてもよい。

（９）本開示の第２の形態によれば、射出成形装置に取り付けられる試験用型が提供される。この試験用型は、固定型と、可動型と、前記固定型および前記可動型によって区画されるキャビティー部と、前記射出成形装置から前記キャビティー部内に射出された溶融材料の温度または圧力を測定するセンサーと、を備える。

（１０）本開示の第３の形態によれば、射出成形装置の検査システムが提供される。この検査システムは、固定型、可動型、前記固定型および前記可動型によって区画されるキャビティー部、および、前記射出成形装置から前記キャビティー部内に射出された溶融材料の温度または圧力を測定するセンサーを有し、前記射出成形装置に取り付けられる試験用型と、前記センサーの検出値を取得する取得部、および、前記検出値を送信する送信部を有する端末装置と、前記送信部によって送信された前記検出値を受信する受信部、前記検出値を用いて前記射出成形装置の検査を行う検査部、および、前記検査の結果を出力する出力部、を有するサーバーと、を備える。

１０…射出成形装置、１２…成形型、２０，２０Ｂ…検査システム、１００…可塑化部、１０１…第１射出成形装置、１０２…第２射出成形装置、１１０…材料供給部、１２０…溶融部、１２１…ケース、１２２…駆動モーター、１３０…ローター、１３２…溝形成面、１３３…側面、１３４…材料導入口、１３５…溝部、１３６…凸条部、１３７…中央部、１３８…滞留抑制部、１４０…バレル、１４２…対向面、１４４…案内溝、１４６…連通孔、１４８…加熱部、１４９…逆止弁、１５０…射出制御部、１５１…シリンダー、１５２…プランジャー、１５３…プランジャー駆動部、１５６…射出ノズル、１６０…試験用型、１６２…可動型、１６３…固定型、１６５…パーティング面、１６６，１６６Ｃ…キャビティー部、１６７…ランナー、１６８…ゲート、１６９…ガスベント、１７０…型締装置、１７１…型駆動部、１７２…ボールねじ、１８０…押出機構、１８１…エジェクターピン、１８２…支持板、１８３…押出板、１８４…支持棒、１８５…バネ、１８６…スラストベアリング、１８８…多数の貫通孔、１８９…形成された穴部、１９０…温度圧力センサー、１９１…型温度センサー、１９２…位置センサー、５００，５０１，５０２…制御装置、６００…端末装置、６１０…取得する取得部、６２０…送信部、７００…サーバー、７１０…受信部、７２０，７２０Ｃ…検査部、７２１…状態観測部、７２２…判定結果取得部、７２３…学習部、７２５…報酬計算部、７２６…モデル更新部、７２７…機械学習モデル、７３０…出力部

Claims (10)

1. 射出成形装置の検査方法であって、
   固定型および可動型によって区画されるキャビティー部内に第１射出成形装置から射出された溶融材料の温度または圧力を測定するセンサーを有する試験用型を用いて得られた前記センサーの第１検出値を取得する第１工程と、
   第２射出成形装置から前記キャビティー部内に溶融材料を射出して、前記センサーの第２検出値を取得する第２工程と、
   前記第１検出値と前記第２検出値とを用いて検査を行う第３工程と、
   を備える検査方法。
2. 請求項１に記載の検査方法であって、
   前記第２射出成形装置は、前記第１射出成形装置が経年使用された装置であり、
   前記第３工程では、前記第１射出成形装置の時間経過に伴う状態変化を検査する、検査方法。
3. 請求項１に記載の検査方法であって、
   前記第１射出成形装置と前記第２射出成形装置とは異なる装置であり、
   前記第３工程では、前記第１射出成形装置と前記第２射出成形装置との状態のばらつきを検査する、検査方法。
4. 請求項１に記載の検査方法であって、
   前記第３工程では、前記第２射出成形装置の異常を検査する、検査方法。
5. 請求項４に記載の検査方法であって、
   前記第３工程では、前記第１検出値および前記第２検出値と前記異常との相関関係が機械学習された機械学習モデルを用いて、前記検査を行う、検査方法。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の検査方法であって、
   前記第１検出値および前記第２検出値は、前記センサーの出力を予め定められた期間取得することで得られる時系列データである、検査方法。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の検査方法であって、
   前記試験用型は、前記可動型の位置を測定するセンサーを有する、検査方法。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の検査方法であって、
   前記第１射出成形装置および前記第２射出成形装置は、
   端面に溝が形成されたローターと、
   前記端面に対向するよう配置され、連通孔が形成されたバレルと、
   加熱部と、
   を有する可塑化部を備える、検査方法。
9. 射出成形装置に取り付けられる試験用型であって、
   固定型と、
   可動型と、
   前記固定型および前記可動型によって区画されるキャビティー部と、
   前記射出成形装置から前記キャビティー部内に射出された溶融材料の温度または圧力を測定するセンサーと、
   を備える試験用型。
10. 射出成形装置の検査システムであって、
    固定型、可動型、前記固定型および前記可動型によって区画されるキャビティー部、および、前記射出成形装置から前記キャビティー部内に射出された溶融材料の温度または圧力を測定するセンサーを有し、前記射出成形装置に取り付けられる試験用型と、
    前記センサーの検出値を取得する取得部、および、前記検出値を送信する送信部を有する端末装置と、
    前記送信部によって送信された前記検出値を受信する受信部、前記検出値を用いて前記射出成形装置の検査を行う検査部、および、前記検査の結果を出力する出力部、を有するサーバーと、
    を備える検査システム。

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