JP7311376B2 - 逆回転条件推定装置、逆回転条件推定方法及び射出成形機 - Google Patents

逆回転条件推定装置、逆回転条件推定方法及び射出成形機 Download PDF

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Description

本発明は、逆回転条件推定装置、逆回転条件推定方法及び射出成形機に関する。
特許文献1には、計量によって所定の射出材料が計量されたら、スクリュの回転を停止し、スクリュの軸方向の位置を維持した状態でスクリュを逆回転することが開示されている。特許文献1では、逆流防止リングの閉鎖ストロークに該当する射出材料の体積と同等の体積が逆流するのに要する回転角度を算出し、算出した当該回転角度をスクリュが逆回転する際の回転角度とすることにより、計量のばらつきを低減する。
特開2014-58066号公報
しかしながら、特許文献1に記載された射出成形機では、スクリュを逆回転させる際の回転量を必ずしも適切に設定し得ない。例えば、シリンダの外部からシリンダの内部にノズルを介してエアが入り込んだ場合には、良好な成形品が得られない場合がある。
本発明の目的は、射出成形機のスクリュの逆回転条件を良好に推定し得る逆回転条件推定装置、逆回転条件推定方法及び射出成形機を提供することにある。
本発明の一態様による逆回転条件推定装置は、樹脂を入れるシリンダと、前記シリンダ内で進退及び回転するスクリュとを備え、前記スクリュを順回転させながら所定の計量位置まで後退させることで前記シリンダ内の前記樹脂を溶融しつつ計量する計量工程と、予め決定された逆回転条件に基づいて前記スクリュを逆回転させることで前記樹脂の圧力を下げる減圧工程とを少なくとも実行する射出成形機の前記逆回転条件を推定する逆回転条件推定装置であって、前記逆回転条件を推定するための学習モデルを記憶する学習モデル記憶部と、少なくとも減圧工程の際に前記射出成形機から供給される所定の時系列データを取得する取得部と、前記取得部によって取得された前記所定の時系列データと、前記学習モデル記憶部に記憶された前記学習モデルとを用いて、前記逆回転条件を推定する推定部と、を備える。
本発明の他の態様による射出成形機は、上記のような逆回転条件推定装置を備える。
本発明の更に他の態様による逆回転条件推定方法は、樹脂を入れるシリンダと、前記シリンダ内で進退及び回転するスクリュとを備え、前記スクリュを順回転させながら所定の計量位置まで後退させることで前記シリンダ内の前記樹脂を溶融しつつ計量する計量工程と、予め決定された逆回転条件に基づいて前記スクリュを逆回転させることで前記樹脂の圧力を下げる減圧工程とを少なくとも実行する射出成形機の前記逆回転条件を推定する逆回転条件推定方法であって、少なくとも減圧工程の際に前記射出成形機から供給される所定の時系列データを取得する取得ステップと、前記取得ステップにおいて取得された前記所定の時系列データと、前記逆回転条件を推定するための学習モデルとを用いて、前記逆回転条件を推定するステップと、を有する。
本発明によれば、射出成形機のスクリュの逆回転条件を良好に推定し得る逆回転条件推定装置、逆回転条件推定方法及び射出成形機を提供することができる。
一実施形態による逆回転条件推定装置を示すブロック図である。 一実施形態による射出成形機を示す側面図である。 一実施形態による射出成形機に備えられた射出ユニットを示す概略図である。 一実施形態による射出成形機に備えられた制御装置を示すブロック図である。 一実施形態による逆回転条件推定装置(学習モード)を示すブロック図である。 図6A~図6Cは、機械学習を行う際に設定される逆回転条件の例を示す表である。 一実施形態による逆回転条件推定装置(推定モード)を示すブロック図である。 図8A~図8Cは、テーブルの例を示す図である。 表示部における表示の例を示す図である。 一実施形態による逆回転条件推定装置(学習モード)の動作の例を示すフローチャートである。 一実施形態による射出成形機の動作の例を示すフローチャートである。 一実施形態による逆回転条件推定装置(推定モード)の動作の例を示すフローチャートである。 一実施形態による射出成形機の動作の例を示すフローチャートである。 図14A~図14Eは、一実施形態による射出成形機の動作の例を示すタイミングチャートである。
本発明による逆回転条件推定装置、逆回転条件推定方法及び射出成形機について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。
[一実施形態]
一実施形態による逆回転条件推定装置、逆回転条件推定方法及び射出成形機について図1~図14Eを用いて説明する。図1は、本実施形態による逆回転条件推定装置を示すブロック図である。
図1に示すように、逆回転条件推定装置100は、ネットワーク107を介して、複数の射出成形機10と接続され得る。なお、ここでは、逆回転条件推定装置100と射出成形機10とが別個に設けられている場合を例に説明するが、これに限定されるものではない。逆回転条件推定装置100が射出成形機10に組み込まれていてもよい。
逆回転条件推定装置100には、演算部111が備えられている。演算部111は、逆回転条件推定装置100の全体の制御を司る。演算部111としては、例えばCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサを用い得るが、これに限定されるものではない。演算部111は、インターフェース116及びネットワーク107を介して、複数の射出成形機10と通信し得る。
逆回転条件推定装置100には、記憶部115が備えられている。記憶部115には、ROM(Read Only Memory)112と、RAM(Random Access Memory)113と、不揮発性メモリ114とが備えられている。不揮発性メモリ114としては、例えばフラッシュメモリが用いられ得る。
演算部111は、ROM112に格納されたシステムプログラム等を、バス120を介して読み出し得る。演算部111は、当該システムプログラム等に従って逆回転条件推定装置100の全体の制御を司る。RAM113には、一時的な計算データ、表示データ等が格納され得る。
不揮発性メモリ114には、ネットワーク107等を介して射出成形機10から供給されるデータ等が記憶され得る。また、不揮発性メモリ114には、逆回転条件推定装置100を動作させるためのプログラム等が記憶され得る。また、不揮発性メモリ114には、後述する操作部171を用いてユーザ等によって入力されるデータ等が記憶され得る。不揮発性メモリ114に記憶されたプログラム、データ等は、実行時又は利用時にRAM113に展開されてもよい。
逆回転条件推定装置100には、表示部170が接続され得る。逆回転条件推定装置100には、表示制御部117が更に備えられている。表示制御部117は、数値データ、図形データ等のデジタル信号を表示用のラスタ信号等に変換し、当該ラスタ信号等を表示部170に出力し得る。表示部170は、表示制御部117から供給されるラスタ信号等に基づいて、数値、図形等を表示し得る。表示制御部117は、後述する推定部220によって推定された逆回転条件を表示部170に表示し得る。表示部170は、例えば、液晶ディスプレイ等によって構成され得るが、これに限定されるものではない。
逆回転条件推定装置100には、操作部171が接続され得る。操作部171は、例えば、キーボード、マウス等によって構成され得るが、これに限定されるものではない。表示部170の画面に備えられた不図示のタッチパネルによって、操作部171が構成されるようにしてもよい。ユーザは、操作部171を介して逆回転条件推定装置100に対して指示を与え得る。操作部171を操作することによって与えられる指示等は、インターフェース118を介して逆回転条件推定装置100に入力される。
逆回転条件推定装置100は、インターフェース116及びネットワーク107を介して、管理装置300と通信し得る。
逆回転条件推定装置100には、機械学習装置200が更に備えられている。機械学習装置200には、演算部201が備えられている。演算部201は、機械学習装置200の全体の制御を司る。演算部201は、例えばCPU等のプロセッサによって構成され得るが、これに限定されるものではない。例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、GPU(Graphics Processing Unit)等によって演算部201が構成されるようにしてもよい。機械学習装置200に備えられたバス240は、上述した演算部111に接続されたバス120に、インターフェース121を介して接続されている。
機械学習装置200には、記憶部205が更に備えられている。記憶部205は、ROM202と、RAM203と、不揮発性メモリ204とが備えられている。不揮発性メモリ204としては、例えばフラッシュメモリが用いられ得る。
演算部201は、ROM202に格納されたシステムプログラム等を、バス240を介して読み出し得る。RAM203には、機械学習における一時的なデータ等が記憶され得る。不揮発性メモリ204には、学習モデル235(図5参照)等が記憶され得る。
機械学習装置200には、複数の射出成形機10からそれぞれ供給されるデータ等が、インターフェース116、121を介して入力され得る。複数の射出成形機10からそれぞれ機械学習装置200に供給されるデータ等には、後述する所定の時系列データが含まれている。機械学習装置200は、インターフェース116、121及びネットワーク107を介して、複数の射出成形機10の各々に逆回転条件を出力し得る。ある射出成形機10において最適な逆回転条件が、他の射出成形機10においても最適であるとは限らない。従って、機械学習装置200は、複数の射出成形機10の各々において最適な逆回転条件をそれぞれ別個に推定し得る。逆回転条件は、スクリュ28の回転量、スクリュ28の回転加速度、スクリュ28の回転速度、及び、スクリュ28の回転時間のうちの少なくともいずれかを指定する。
図2は、本実施形態による射出成形機を示す側面図である。説明の便宜上、図2における紙面左側を前方向とし、図2における紙面右側を後方向とする。
図2に示すように、射出成形機10には、開閉可能な金型12が備えられた型締めユニット14と、型締めユニット14に対して前後方向に対向する射出ユニット16とが備えられている。型締めユニット14と射出ユニット16とは、機台18によって支持されている。射出成形機10には、射出ユニット16を制御する制御装置20が更に備えられている。
型締めユニット14と機台18とは、既知の技術に基づいて構成され得る。従って、以下においては、型締めユニット14と機台18とに関する説明を適宜省略する。
射出ユニット16は、ベース22によって支持されている。ベース22は、機台18に設置されたガイドレール24によって前後方向に進退可能に支持されている。このため、射出ユニット16は、機台18上において前後方向に進退可能となっており、型締めユニット14に対して離接可能となっている。
図3は、本実施形態による射出成形機に備えられた射出ユニットを示す概略図である。
射出ユニット16には、筒状の加熱シリンダ(シリンダ)26が備えられている。シリンダ26内には、スクリュ28が備えられている。スクリュ28には、第1駆動装置32と、第2駆動装置34とが接続されている。
シリンダ26の軸線と、スクリュ28の軸線とは、仮想線Lにおいて一致している。このような方式は、インライン(インラインスクリュ)方式と称される。インライン方式が適用された射出成形機は、インライン式射出成形機と称される。
インライン式射出成形機の利点としては、例えば、他方式の射出成形機と比較して射出ユニット16の構造がシンプルである点、メンテナンス性に優れる点等が挙げられる。他方式の射出成形機は、例えばプリプラ方式の射出成形機である。
図3に示すように、シリンダ26の後方向側には、ホッパ36が備えられている。ホッパ36には、シリンダ26に成形材料の樹脂を供給するための供給口が備えられている。シリンダ26を加熱するヒータ38が、シリンダ26に沿うように備えられている。シリンダ26の前方向側の先端には、ノズル40が備えられている。ノズル40には、シリンダ26内の樹脂を射出するための射出口が備えられている。
スクリュ28には、らせん状のフライト部42が前後方向に亘って備えられている。フライト部42は、シリンダ26の内壁と相俟って、らせん状の流路44を構成する。らせん状の流路44は、ホッパ36からシリンダ26に供給される樹脂を前方向側に導く。
スクリュ28の前方向側の先端部には、スクリュヘッド46が備えられている。スクリュ28には、チェックシート48が更に備えられている。チェックシート48は、スクリュヘッド46に対して後方向に距離をおいて設けられている。スクリュ28には、逆流防止リング50が更に備えられている。逆流防止リング50は、スクリュヘッド46とチェックシート48との間で前後に移動可能である。
逆流防止リング50は、当該逆流防止リング50の後方向側に位置する樹脂から前方向の圧力を受けるとスクリュ28に対して相対的に前方向に移動する。また、逆流防止リング50は、当該逆流防止リング50の前方向側に位置する樹脂から後方向の圧力を受けるとスクリュ28に対して相対的に後方向に移動する。
後述する計量においては、ホッパ36からシリンダ26の供給口に供給された樹脂がスクリュ28の順方向への回転によって流路44に沿って溶融しつつ前方向へ圧送される。このため、逆流防止リング50の前方向側の圧力よりも逆流防止リング50の後方向側の圧力の方が大きくなる。そうすると、逆流防止リング50がスクリュ28に対して相対的に前方向に移動し、当該移動に伴って流路44が徐々に開放される。これにより、樹脂は、流路44に沿ってチェックシート48よりも前方向側に流動可能となる。
後述する射出においては、逆流防止リング50の後方向側の圧力よりも逆流防止リング50の前方向側の圧力の方が大きくなる。そうすると、逆流防止リング50がスクリュ28に対して相対的に後方向に移動し、当該移動に伴って流路44が徐々に閉鎖される。逆流防止リング50がチェックシート48まで後退すると、逆流防止リング50の前後を樹脂が最も流れにくい状態となり、チェックシート48よりも前方向側の樹脂がチェックシート48よりも後方向側に逆流することが抑制される。
スクリュ28には、圧力センサ30が備えられている。圧力センサ30は、シリンダ26内の樹脂に掛かる圧力を逐次検出する。圧力センサ30としては、例えばロードセル等を用い得るが、これに限定されるものではない。シリンダ26内の樹脂に掛かる圧力は、背圧、又は、樹脂の圧力とも称される。
第1駆動装置32は、スクリュ28をシリンダ26内において回転させ得る。第1駆動装置32には、サーボモータ(原動機)52aが備えられている。第1駆動装置32には、サーボモータ52aの回転軸と一体的に回転する駆動プーリ54aが更に備えられている。第1駆動装置32には、スクリュ28と一体的に設けられた従動プーリ56が更に備えられている。第1駆動装置32には、駆動プーリ54aから従動プーリ56にサーボモータ52aの回転力を伝達するベルト部材58aが更に備えられている。
サーボモータ52aの回転軸が回転すると、サーボモータ52aの回転力が駆動プーリ54a、ベルト部材58a、及び、従動プーリ56を介して、スクリュ28に伝達される。これにより、スクリュ28が回転する。
このように、第1駆動装置32は、サーボモータ52aの回転軸を回転させることによって、スクリュ28を回転させ得る。なお、サーボモータ52aの回転軸の回転方向を変更することによって、スクリュ28の回転方向を順回転と逆回転とに切り替え得る。
サーボモータ52aには、センサ60aが設けられている。センサ60aは、サーボモータ52aの回転軸の回転位置と回転速度とを検出し得る。このようなセンサ60aは、位置/速度センサと称される。センサ60aは、検出結果を制御装置20に供給する。制御装置20は、センサ60aによって検出された回転位置及び回転速度に基づいて、スクリュ28の回転量、回転加速度、回転速度等を算出し得る。
第2駆動装置34は、スクリュ28を進退させ得る。第2駆動装置34には、サーボモータ(原動機)52bが備えられている。なお、原動機一般について説明する際には、符号52を用い、個々の原動機について説明する際には、符号52a、52bを用いる。第2駆動装置34には、サーボモータ52bの回転軸と一体的に回転する駆動プーリ54bが更に備えられている。第2駆動装置34には、ボールネジ61が更に備えられている。ボールネジ61の軸線とスクリュ28の軸線とは、仮想線Lにおいて一致している。第2駆動装置34には、ボールネジ61に固定された従動プーリ62が更に備えられている。第2駆動装置34には、駆動プーリ54bから従動プーリ62にサーボモータ52bの回転力を伝達するベルト部材58bが更に備えられている。第2駆動装置34には、ボールネジ61に螺合するナット63が更に備えられている。
ボールネジ61は、ベルト部材58bから回転力が伝達されると、当該回転力を直動運動に変換してスクリュ28に伝達する。これにより、スクリュ28が進退する。
このように、第2駆動装置34は、サーボモータ52bの回転軸を回転させることによって、スクリュ28を進退させ得る。なお、サーボモータ52bの回転軸の回転方向を変更することにより、スクリュ28の進退方向を前進と後退とに切り替え得る。
サーボモータ52bには、センサ60bが備えられている。センサ60bとしては、上述したセンサ60aと同様のセンサを用い得るが、これに限定されるものではない。制御装置20は、センサ60bによって検出された回転位置及び回転速度に基づいて、スクリュ28の前後方向における前進位置、後退位置等を算出し得る。また、制御装置20は、センサ60bによって検出された回転位置及び回転速度に基づいて、スクリュ28の前進速度、後退速度等を算出し得る。
ホッパ36を通じてシリンダ26内に樹脂を導入しつつスクリュ28を順回転させると、流路44に沿って、樹脂が次第に前方向に圧送される。この際、樹脂は、ヒータ38による加熱とスクリュ28の回転とによって溶融(可塑化)する。溶融した樹脂は、シリンダ26内の領域のうちのチェックシート48に対して前方向側に位置する領域に溜まる。シリンダ26内の領域のうちのチェックシート48に対して前方向側の領域は、計量領域と称される。
スクリュ28の順回転は、スクリュ28がシリンダ26内を前進しきった状態(計量領域の容積が最小の状態)から開始され、スクリュ28が所定の位置(計量位置)に後退するまで行われる。スクリュ28の後退は、背圧を所定値(計量圧力)P1に維持しながら行われる。即ち、樹脂に加わる背圧が計量圧力P1となるように、圧力センサ30によって検出された圧力に基づいてサーボモータ52bをフィードバック制御(背圧制御)しながら、スクリュ28の後退動作が行われる。このような工程は、計量(計量工程)と称される。計量工程においては、上述したように、スクリュ28を順回転させながら所定の計量位置まで後退させることでシリンダ26内の樹脂を溶融しつつ計量が行われる。
計量中の背圧を計量圧力P1に維持するようにスクリュ28の後退を制御しながらスクリュ28を後退させてスクリュ28の位置を計量位置に設定することで、計量領域の容積と樹脂の密度とを、計量の度にほぼ一定にし得る。
但し、スクリュ28を回転させるサーボモータ52a、サーボモータ52aの回転力を伝達する駆動プーリ54a、ベルト部材58a、及び、従動プーリ56には、イナーシャが生ずる。このため、スクリュ28の回転を停止させようとしても、当該イナーシャの影響により、スクリュ28の回転を瞬時に停止させることはできない。このため、スクリュ28が計量位置に到達してからスクリュ28の順回転が停止するまでには、タイムラグが生ずる。当該タイムラグの間においても、後方向から前方向に樹脂の圧送が継続される。更に、スクリュ28の順回転が停止した後においても、溶融した樹脂の粘性抵抗の影響により、樹脂の後方向から前方向への流れは瞬時には停止せず、暫くの間は樹脂の圧送が継続される。以上の要因から、計量領域に溜められる樹脂の量は、実際には、良好な成形に必要な樹脂の量(適正量)よりも多くなる傾向がある。計量領域に溜められる樹脂の量が適正量より多くなることは、製造される成形品の質量がばらつく成形不良の要因となり得る。
スクリュ28が計量位置に到達すると、スクリュ28の回転が徐々に遅くなり、スクリュ28の順回転が停止する。スクリュ28の順回転が停止した後には、スクリュ28の逆回転が行われる。スクリュ28を逆回転させるのは、背圧を低下させるためである。このような工程は、減圧(減圧工程)と称される。減圧工程の終了時には、背圧がゼロ(目標圧力P0)の近傍となるようにすることが好ましい。減圧工程においては、上述したように、予め決定された逆回転条件に基づいてスクリュ28を逆回転させることで樹脂の圧力を低下させる。
減圧が過多である場合には、ノズル40からシリンダ26内に空気が引き込まれ、シリンダ26内の樹脂に気泡が混入する。過多な減圧は、例えば、スクリュ28の逆回転等における減圧量が過多である場合に生じ得る。より具体的には、スクリュ28を逆回転させる際の回転量が過多である場合等に過多な減圧が生じ得る。また、過多な減圧は、減圧の勢いが過多である場合にも生じ得る。例えば、スクリュ28の回転速度が速すぎる場合等に過多な減圧が生じ得る。気泡が混入した樹脂を用いて成形すると、成形により得られる成形品の質量にばらつきが生じ、外観不良、品質不良等の要因となる。
減圧が不十分である場合には、ノズル40の先端から溶融した樹脂が漏れるドローリングと称される現象が生ずる。従って、減圧は、シリンダ26内に溜められた樹脂に気泡が混入することを防止しつつ、ドローリングをも防止するように実行されることが理想的である。
計量工程と減圧工程とを経た後には、シリンダ26内の計量領域に溜められた樹脂を金型12内のキャビティに充填すべく、金型12とノズル40とを圧接(ノズルタッチ)した状態でスクリュ28を前進させる。これにより、ノズル40の先端から金型12に向けて溶融した樹脂が射出される。この一連の工程は、射出(射出工程)と称される。樹脂の射出が行われた後には、型締めユニット14において金型12を開く型開き(型開き工程)と称される工程を行うことにより、キャビティ内に充填された樹脂が成形品として金型12から取り出される。型開き工程を経た後には、次の成形に備えて、型締めユニット14において金型12を閉じる型閉じ(型閉じ工程)と称される工程が行われる。
このように、計量工程、減圧工程、射出工程、型開き工程、型閉じ工程が上記のような順序で行われる。このような一連の流れは、成形サイクルと称される。射出成形機10は、成形サイクルを繰り返し実行することによって、成形品を量産し得る。
制御装置20は、成形サイクルに含まれる複数の工程のうちの少なくとも減圧工程を実行し得る。
図4は、本実施形態による射出成形機に備えられた制御装置を示すブロック図である。
制御装置20には、演算部70と、記憶部64とが備えられている。演算部70は、例えば、CPU等のプロセッサによって構成され得るが、これに限定されるものではない。記憶部64には、不図示のRAMと、不図示のROMと、不図示の不揮発性メモリとを含む。不揮発性メモリとしては、例えばフラッシュメモリ等が挙げられる。RAMには、データ等が一時的に記憶され得る。ROM、不揮発性メモリ等には、プログラム、テーブル、データ等が記憶され得る。
演算部70には、時系列データ取得部72と、計量制御部74と、逆回転制御部76と、逆回転条件取得部78と、制御部80と、表示制御部84とが備えられている。時系列データ取得部72と、計量制御部74と、逆回転制御部76と、逆回転条件取得部78と、制御部80と、表示制御部84とは、記憶部64に記憶されているプログラムが演算部70によって実行されることによって実現され得る。
記憶部64には、射出ユニット16を制御するための所定の制御プログラムが予め記憶され得る。また、記憶部64には、当該制御プログラムが実行されている際、様々な情報が適宜記憶され得る。記憶部64には、時系列データ記憶部92と、計量条件記憶部94と、逆回転条件記憶部96とが備えられている。
制御装置20には、表示部(表示装置)66と、操作部(入力装置)68とが接続され得る。
表示部66は、例えば液晶ディスプレイ等によって構成され得るが、これに限定されるものではない。表示部66には、様々な情報が表示され得る。例えば、逆回転条件等が表示部66に表示され得る。
操作部68は、例えばキーボード、マウス等によって構成され得るが、これに限定されるものではない。表示部66の画面に備えられた不図示のタッチパネルによって、操作部68が構成されるようにしてもよい。ユーザは、操作部68を介して射出成形機10に対して指示を与え得る。
計量制御部74は、計量条件に基づいて上述したような計量を行う。計量条件は、計量中のスクリュ28の順回転速度(計量回転速度)、計量圧力P1等を指定する。計量条件は、計量条件記憶部94に予め記憶されている。なお、計量条件が、操作部68を介してオペレータによって指示されるようにしてもよい。
計量制御部74は、スクリュ28が計量位置に到達するまでの間、スクリュ28を順回転させつつ、スクリュ28を後退させる。この際、計量制御部74は、第1駆動装置32を制御することによって、計量回転速度でスクリュ28を順回転させる。また、この際、計量制御部74は、第2駆動装置34を制御することによって、背圧が計量圧力P1となるようにスクリュ28の後退速度と位置とを制御する。スクリュ28が計量位置まで到達すると、計量制御部74は、スクリュ28の順回転及び後退を停止させるとともに、逆回転制御部76を呼び出す。上述したように、スクリュ28が計量位置に到達してからスクリュ28の順回転及び後退が停止するまでにはタイムラグがある。
逆回転制御部76は、スクリュ28の順回転が停止した後、逆回転条件に基づいてスクリュ28を逆回転させる。逆回転条件は、スクリュ28の逆回転について、スクリュ28の回転量(回転角度)、スクリュ28の回転加速度、スクリュ28の回転速度、及び、スクリュ28の回転時間のうちの少なくとも1つを指定する。逆回転制御部76は、逆回転条件記憶部96に予め記憶された逆回転条件に基づいてスクリュ28を逆回転させる。
スクリュ28を逆回転させると、チェックシート48より後方側の樹脂は、らせん状の流路44に沿ってチェックシート48からホッパ36側に向かって計量時とは逆方向に掻き出される。これにより、チェックシート48より後方側の樹脂の圧力が低下する。また、スクリュ28の逆回転を開始した時点においては、逆流防止リング50がスクリュヘッド46側に位置しているため、流路44が開放されている。従って、計量領域に溜まった樹脂は、スクリュ28の逆回転を継続することにより、逆流防止リング50を通過して前方向から後方向に移動(逆流)する。この結果、計量領域の樹脂に付与される圧力が緩和され、背圧が低下する。即ち、逆回転制御部76は、樹脂の逆流を引き起こすことで計量領域に溜まった樹脂量を減少させるのみならず、背圧をも低下させる。逆回転制御部76は、スクリュ28の逆回転をこのようにして行った後、スクリュ28の逆回転を停止させる。
時系列データ取得部72は、所定の時系列データを取得し得る。所定の時系列データには、射出成形機10を駆動する原動機52の電流が含まれ得る。また、所定の時系列データには、原動機52の電圧が含まれ得る。また、所定の時系列データには、原動機52のトルクが含まれ得る。また、所定の時系列データには、原動機52の回転量が含まれ得る。また、所定の時系列データには、原動機52の回転加速度が含まれ得る。また、所定の時系列データには、原動機52の回転速度が含まれ得る。また、所定の時系列データには、原動機52の回転時間が含まれ得る。また、所定の時系列データには、樹脂の圧力が含まれ得る。また、所定の時系列データには、樹脂の温度が含まれ得るまた、所定の時系列データには、樹脂の流量が含まれ得る。また、所定の時系列データには、樹脂の流速が含まれ得る。なお、所定の時系列データは、これらの全てを含むことを要しない。所定の時系列データには、これらのうちの少なくともいずれかが含まれ得る。時系列データ取得部72は、取得した所定の時系列データを時系列データ記憶部92に記憶する。ここでは、時系列データ取得部72が、樹脂の圧力の時系列データと、スクリュ28を回転させるサーボモータ52aの回転速度の時系列データとを取得する場合を例として説明する。なお、スクリュ28はサーボモータ52aによって回転されるため、スクリュ28の回転速度は、サーボモータ52aの回転速度に応じた回転速度である。時系列データ取得部72は、圧力センサ30を用いて取得された樹脂の圧力の時系列データと、センサ60aを用いて取得されたサーボモータ52aの回転速度の時系列データとを、時系列データ記憶部92に記憶する。
制御部80は、時系列データ取得部72によって取得された所定の時系列データを、時系列データ記憶部92から読み出す。制御部80は、時系列データ記憶部92から読み出した所定の時系列データを、ネットワーク107を介して逆回転条件推定装置100に供給する。
逆回転条件取得部78は、逆回転条件推定装置100から供給される逆回転条件を取得する。具体的には、射出成形機10に備えられた制御装置20から逆回転条件推定装置100に供給される所定の時系列データに基づいて、逆回転条件推定装置100が逆回転条件を推定する。続いて、逆回転条件推定装置100は、推定した逆回転条件を射出成形機10に供給する。このように、逆回転条件取得部78は、逆回転条件推定装置100から供給される逆回転条件を取得する。
制御部80は、逆回転条件取得部78によって取得された逆回転条件と、逆回転条件記憶部96に記憶された逆回転条件とが異なる場合、以下のような処理を行い得る。即ち、制御部80は、逆回転条件取得部78によって取得された逆回転条件によって、逆回転条件記憶部96に記憶された逆回転条件を更新する。逆回転条件記憶部96に記憶された逆回転条件が更新された後においては、逆回転制御部76は、更新された逆回転条件に基づいて逆回転を実行する。即ち、次回の射出成形の際には、逆回転制御部76は、更新された逆回転条件に基づいて逆回転を実行する。このように、制御部80は、今回の射出成形の際に逆回転条件推定装置100によって推定された逆回転条件を、次回の射出成形における逆回転条件として逆回転条件記憶部96に記憶する。
図5は、本実施形態による逆回転条件推定装置を示すブロック図である。図5には、本実施形態による逆回転条件推定装置100が学習モードで動作する場合の例が示されている。
図5に示すように、逆回転条件推定装置100には、取得部110が備えられている。取得部110には、データ取得部130と、取得データ記憶部150と、学習データ抽出部132と、前処理部134とが備えられている。データ取得部130と、学習データ抽出部132と、前処理部134とは、記憶部115(図1参照)に記憶されているプログラムが演算部111(図1参照)によって実行されることによって実現され得る。取得データ記憶部150は、記憶部115によって構成され得る。
データ取得部130は、射出成形機10からネットワーク107を介して供給されるデータを取得し得る。射出成形機10から供給されるデータには、上述した所定の時系列データが含まれている。データ取得部130は、射出成形機10から供給されたデータを取得データ記憶部150に記憶する。
学習データ抽出部132は、取得データ記憶部150に記憶されたデータのうちから所定の時系列データを抽出する。学習データ抽出部132は、少なくとも減圧工程の際に射出成形機10から供給された所定の時系列データを抽出する。学習データ抽出部132は、抽出した所定の時系列データを前処理部134に供給する。
前処理部134は、学習データ抽出部132によって抽出された所定の時系列データに対して所定の前処理を行う。前処理部134は、前処理を施した学習データを機械学習装置200に供給する。
機械学習装置200には、学習部210と、学習モデル記憶部230とが備えられている。学習部210は、記憶部205(図1参照)に記憶されているプログラムが演算部201(図1参照)によって実行されることによって実現され得る。学習モデル記憶部230は、記憶部205によって構成され得る。
学習部210は、取得部110によって取得される所定の時系列データを用いた機械学習によって学習モデル235を生成又は更新する。学習モデル235は、逆回転条件を推定するための学習モデルである。学習モデル235は、所定の時系列データが入力された際に当該所定の時系列データに対応するラベルを出力し得る。学習部210は、例えば教師あり学習によって学習モデル235を生成又は更新し得るが、これに限定されるものではない。ここでは、教師あり学習によって学習モデル235が生成される場合を例に説明する。学習部210は、既存の機械学習のアルゴリズムを用いて学習モデル235を生成する。機械学習のアルゴリズムとしては、multilayer perceptron法、recurrent neural network法、long short-term memory法、convolutional neural network法等を用い得る。学習モデル235は、以下のようにして生成され得る。
図6A~図6Cは、機械学習を行う際に設定される逆回転条件の例を示す表である。ここでは、逆回転条件が、スクリュ28の回転角度と、スクリュ28の回転速度とを指定する場合を例として説明する。また、ここでは、良好に射出成形が行われる目安となるスクリュ28の回転角度が90度であり、良好に射出成形が行われる目安となるスクリュ28の回転速度が100min-1である場合の例が示されている。図6Aには、減圧工程が終了する際の樹脂の圧力の目標値を0.0MPaとする場合の例が示されている。図6Bには、減圧工程が終了する際の樹脂の圧力の目標値を0.1MPaとする場合の例が示されている。図6Cには、減圧工程が終了する際の樹脂の圧力の目標値を0.2MPaとする場合の例が示されている。減圧工程が終了する際の樹脂の圧力の目標値は0.3MPa以上にも適宜設定され得るが、ここでは、図示を簡略化するため、減圧工程が終了する際の樹脂の圧力の目標値を0.0、0.1、0.2MPaとする場合の例が図示されている。
機械学習の際には、減圧工程が終了する際の樹脂の圧力の目標値を以下のように適宜変更しつつ、逆回転条件を以下のように適宜変更し、取得される時系列データを以下のようにしてラベルに関連付ける。
例えば、図6Aに示すように、まず、減圧工程が終了する際の樹脂の圧力の目標値を0.0MPaとする。そして、射出成形機10における逆回転条件を、例えば以下のように設定する。即ち、スクリュ28の回転角度を90度とし、スクリュ28の回転速度を100min-1とする。そして、このように逆回転条件が設定された状態で、射出成形機10が射出成形を所定回数実行する。これにより、所定の時系列データが所定回数分取得される。こうして得られた所定回数分の時系列データのうちから、ラベルAに関連付けられるべき少なくとも1つの時系列データが選択される。ラベルAに関連付けられるべき時系列データの選択は、例えば、操作部171を用いてユーザ等によって行われ得るが、これに限定されるものではない。ラベルAに関連付けられるべき時系列データは、例えば、回転角度の補正量が0度となり、回転速度の補正量が0min-1となるような時系列データである。なお、ラベルAと補正量との関係は、後述するテーブル255(図8A参照)に示されている。こうして得られた所定回数分の時系列データのうちの複数の時系列データがラベルAに関連付けられることが好ましい。
次に、射出成形機10における逆回転条件を、例えば以下のように変更する。即ち、スクリュ28の回転角度を91度とする。スクリュ28の回転速度については、100min-1のままとする。そして、このように逆回転条件が設定された状態で、射出成形機10が射出成形を所定回数実行する。これにより、所定の時系列データが所定回数分取得される。こうして得られた所定回数分の時系列データのうちから、ラベルAP1に関連付けられるべき少なくとも1つの時系列データが決定される。ラベルAP1に関連付けられるべき時系列データは、例えば、回転角度の補正量が-1度となり、回転速度の補正量が0min-1となるような時系列データである。なお、ラベルAP1と補正量との関係は、後述するテーブル255(図8A参照)に示されている。こうして得られた所定回数分の時系列データのうちの複数の時系列データがラベルAP1に関連付けられることが好ましい。
この後、上記と同様にして、スクリュ28の回転角度が1度ずつ増加され、所定回数分の所定の時系列データがそれぞれ取得される。そして、上記と同様にして、時系列データがラベルAP2~AP9にそれぞれ関連付けられる。
次に、射出成形機10における逆回転条件を、例えば以下のように変更する。即ち、スクリュ28の回転角度を89度とする。スクリュ28の回転速度については、100min-1のままとする。そして、所定回数分の所定の時系列データが取得される。そして、上記と同様にして、時系列データがラベルAM1に関連付けられる。
この後、上記と同様にして、スクリュ28の回転角度が1度ずつ減少され、所定回数分の所定の時系列データがそれぞれ取得される。そして、上記と同様にして、時系列データがラベルAM2~AM9にそれぞれ関連付けられる。
次に、射出成形機10における逆回転条件を、例えば以下のように設定する。即ち、スクリュ28の回転角度を90度とし、スクリュ28の回転速度を100min-1とする。そして、このように逆回転条件が設定された状態で、射出成形機10が射出成形を所定回数実行する。これにより、所定の時系列データが所定回数分取得される。こうして得られた所定回数分の時系列データのうちの少なくとも1つの時系列データがラベルBに関連付けられる。こうして得られた所定回数分の時系列データのうちの複数の時系列データがラベルBに関連付けられることが好ましい。
次に、射出成形機10における逆回転条件を、例えば以下のように変更する。即ち、スクリュ28の回転速度を101min-1とする。スクリュ28の回転角度については、90度のままとする。そして、このように逆回転条件が設定された状態で、射出成形機10が射出成形を所定回数実行する。これにより、所定の時系列データが所定回数分取得される。こうして得られた所定回数分の時系列データのうちの少なくとも1つの時系列データがラベルBP1に関連付けられる。こうして得られた所定回数分の時系列データのうちの複数の時系列データがラベルBP1に関連付けられることが好ましい。
この後、上記と同様にして、スクリュ28の回転速度が1min-1ずつ増加され、所定回数分の所定の時系列データがそれぞれ取得される。そして、上記と同様にして、時系列データがラベルBP2~BP9にそれぞれ関連付けられる。
次に、射出成形機10における逆回転条件を、例えば以下のように変更する。即ち、スクリュ28の回転速度を99min-1とする。スクリュ28の回転角度については、90度のままとする。そして、所定回数分の所定の時系列データが取得される。そして、上記と同様にして、時系列データがラベルBM1に関連付けられる。
この後、上記と同様にして、スクリュ28の回転速度が1min-1ずつ減少され、所定回数分の所定の時系列データがそれぞれ取得される。そして、上記と同様にして、時系列データがラベルBM2~BM9にそれぞれ関連付けられる。
この後、図6Bに示すように、減圧工程が終了する際の樹脂の圧力の目標値を0.1MPaとし、上記と同様に逆回転条件を変更し、上記と同様にして取得される時系列データをラベルCP9~CM9、DP9~DM9にそれぞれ関連付ける。
この後、図6Cに示すように、減圧工程が終了する際の樹脂の圧力の目標値を0.2MPaとし、上記と同様に逆回転条件を変更し、上記と同様にして取得される時系列データをラベルEP9~EM9、FP9~FM9にそれぞれ関連付ける。
この後、減圧工程が終了する際の樹脂の圧力の目標値を更に適宜変更し、上記と同様に逆回転条件を適宜変更し、上記と同様にして取得される時系列データをラベルにそれぞれ関連付ける。
こうして、所定の時系列データにラベルをそれぞれ関連付けることによって学習モデル235が生成される。学習モデル235は、所定の時系列データが入力された際に当該所定の時系列データに対応するラベルを出力し得る。学習部210は、上記のようにして生成された学習モデル235を、上記と同様にして更新することも可能である。
図7は、本実施形態による逆回転条件推定装置を示すブロック図である。図7には、本実施形態による逆回転条件推定装置100が推定モードで動作する場合の例が示されている。
図7に示すように、逆回転条件推定装置100には、図5を用いて上述した逆回転条件推定装置100と同様に、取得部110が備えられている。取得部110には、データ取得部130と、取得データ記憶部150と、状態データ抽出部133と、前処理部134とが備えられている。データ取得部130と、状態データ抽出部133と、前処理部134とは、記憶部115(図1参照)に記憶されているプログラムが演算部111(図1参照)によって実行されることによって実現され得る。取得データ記憶部150は、記憶部115によって構成され得る。
データ取得部130は、射出成形機10からネットワーク107を介して供給されるデータを取得し得る。射出成形機10から供給されるデータには、上述した所定の時系列データが含まれている。データ取得部130は、射出成形機10から供給されたデータを取得データ記憶部150に記憶する。
状態データ抽出部133は、取得データ記憶部150に記憶されたデータのうちから所定の時系列データを抽出する。状態データ抽出部133は、少なくとも減圧工程の際に射出成形機10から供給された所定の時系列データを抽出する。状態データ抽出部133は、抽出した所定の時系列データを前処理部134に供給する。
前処理部134は、状態データ抽出部133によって抽出された所定の時系列データに対して所定の前処理を行う。前処理部134は、前処理を施した状態データを機械学習装置200に供給する。
機械学習装置200には、学習モデル記憶部230と、テーブル記憶部250と、推定部220とが備えられている。推定部220は、記憶部205(図1参照)に記憶されているプログラムが演算部201(図1参照)によって実行されることによって実現され得る。学習モデル記憶部230と、テーブル記憶部250とは、記憶部205によって構成され得る。
学習モデル記憶部230には、学習部210によって生成又は更新された学習モデル235が記憶されている。
テーブル記憶部250には、テーブル255が記憶されている。推定部220は、テーブル255を参照し得る。図8A~図8Cは、テーブルの例を示す図である。テーブル255には、ラベルに対応する補正量が示されている。図8Aには、減圧工程が終了する際の樹脂の圧力の目標値を0.0MPaとした場合に用いられるテーブル255が示されている。図Bには、減圧工程が終了する際の樹脂の圧力の目標値を0.1MPaとした場合に用いられるテーブル255が示されている。図Cには、減圧工程が終了する際の樹脂の圧力の目標値を0.2MPaとした場合に用いられるテーブル255が示されている。ここでは、図示を簡略化するため、減圧工程が終了する際の樹脂の圧力の目標値を0.0、0.1、0.2MPaとした場合に用いられるテーブル255の例が図示されている。減圧工程が終了する際の樹脂の圧力の目標値を0.3MPa以上とした場合のテーブル255が、テーブル記憶部250に更に記憶されていてもよい。
推定部220は、学習モデル235と、テーブル255とに基づいて逆回転条件を推定し得る。より具体的には、推定部220は、取得部110から供給される状態データ、即ち、所定の時系列データを、学習モデル235に入力する。学習モデル235に所定の時系列データを入力すると、当該所定の時系列データに応じたラベルが学習モデル235から出力される。推定部220は、学習モデル235から出力されたラベルに応じた補正量をテーブル255に基づいて取得する。後述するように、所定の時系列データが射出成形機10から逆回転条件推定装置100に供給される際、当該時系列データが取得された際の逆回転条件も射出成形機10から逆回転条件推定装置100に更に供給される。推定部220は、射出成形機10から供給された逆回転条件を上記のようにして取得された補正量によって補正する。このような補正によって得られた逆回転条件は、当該射出成形機10における次回の射出成形の際の逆回転条件とされる。こうして、逆回転条件の推定が推定部220によって行われ得る。このように、推定部220は、取得部110によって取得された所定の時系列データと、学習モデル記憶部230に記憶された学習モデル235とを用いて、逆回転条件を推定し得る。
機械学習装置200は、推定部220によって推定された逆回転条件を、ネットワーク107を介して射出成形機10に供給する。こうして射出成形機10に供給される逆回転条件は、上述したように、当該射出成形機10における次回の射出成形の逆回転条件とされる。
表示制御部117(図1参照)は、様々な情報を表示部170に表示させ得る。例えば、表示制御部117は、機械学習装置200によって推定された逆回転条件を表示部170に表示させ得る。図9は、表示部における表示の例を示す図である。図9には、推定された逆回転条件が表示部170に表示される場合の例が示されている。図9に示すように、例えば、逆回転角度、即ち、スクリュ28を逆回転させる際の回転量が、表示部170に表示され得る。また、例えば、逆回転速度、即ち、スクリュ28を逆回転させる際の回転速度が、表示部170に表示され得る。また、例えば、逆回転時間、即ち、スクリュ28を逆回転させる時間が、表示部170に表示され得る。
本実施形態による逆回転条件推定装置の動作の例について図10を用いて説明する。図10は、本実施形態による逆回転条件推定装置の動作の例を示すフローチャートである。学習モードでの動作の例が図10には示されている。
ステップS1において、取得部110は、射出成形機10から供給される所定回数分の所定の時系列データを取得する。こうして取得される所定回数分の所定の時系列データ、即ち、所定回数分の学習データは、機械学習装置200に供給される。表示制御部117は、射出成形機10から機械学習装置200に供給された所定回数分の所定の時系列データを表示部170に表示する。この後、ステップS2に遷移する。
ステップS2において、学習部210は、取得部110から供給された所定の時系列データを、学習モデル235に入力する。この後、ステップS3に遷移する。
ステップS3において、所定の時系列データに対してラベルが付与される。所定回数分の時系列データのうちから、所定のラベルに関連付けられるべき少なくとも1つの時系列データが選択される。ラベルに関連付けられるべき時系列データの選択は、例えば、操作部171を用いてユーザ等によって行われ得るが、これに限定されるものではない。こうして、所定の時系列データに対してラベルが関連付けられる。この後、ステップS4に遷移する。
ステップS4において、学習部210は、学習モデル235の生成又は更新を行う。学習モデル235は、上述したように、所定の時系列データが入力された際に当該所定の時系列データに対応するラベルを出力し得るものである。この後、ステップS5に遷移する。
ステップS5において、学習部210は、学習モデルの生成又は更新が完了したか否かを判定する。学習モデルの生成又は更新が完了していない場合(ステップS5においてNO)、ステップS1以降の処理が繰り返される。学習モデルの生成又は更新が完了した場合(ステップS5においてYES)、図10に示す処理が完了する。
本実施形態による射出成形機の動作の例について図11を用いて説明する。図11は、本実施形態による射出成形機の動作の例を示すフローチャートである。ステップS11~S15によって計量工程が構成される。ステップS16~S17によって減圧工程が構成される。ここでは、減圧工程の時系列データが時系列データ取得部72によって取得される場合を例に説明する。
ステップS11において、計量制御部74は、計量条件に基づいて、スクリュ28を順回転させる。計量条件は、計量条件記憶部94から読み出され得る。この後、ステップS12に遷移する。
ステップS12において、計量制御部74は、樹脂の圧力を計量圧力P1に維持しながらスクリュ28を後退させる。この後、ステップS13に遷移する。
ステップS13において、計量制御部74は、スクリュ28の前後方向における位置を取得する。この後、ステップS14に遷移する。
ステップS14において、スクリュ28が計量位置に到達したか否かを判定する。スクリュ28が計量位置に到達した場合(ステップS14においてYES)、ステップS15に遷移する。スクリュ28が計量位置に到達していない場合(ステップS14においてNO)、ステップS13及びS14が繰り返される。
ステップS15において、計量制御部74は、スクリュ28の順回転と後退とが停止するように制御する。上述したように、スクリュ28の順回転を停止させようとしても、イナーシャの影響により、スクリュ28を瞬時に停止させることはできない。このため、スクリュ28の順回転と後退とを停止させるように計量制御部74が制御を開始してからスクリュ28の順回転と後退とが停止するまでには、タイムラグが生ずる。スクリュ28が計量位置に到達すると、時系列データ取得部72は、時系列データの取得を開始する。なお、ここでは、スクリュ28が計量位置に到達した際に、時系列データの取得が開始される場合を例に説明するが、スクリュ28が計量位置に到達する前に時系列データの取得が開始されるようにしてもよい。時系列データ取得部72は、取得した時系列データを時系列データ記憶部92に順次記憶していく。この後、ステップS16に遷移する。
ステップS16において、スクリュ28の順回転と後退とが停止する。この後、ステップS17に遷移する。
ステップS17において、逆回転制御部76は、逆回転条件に基づいて、スクリュ28を逆回転させる。逆回転条件は、逆回転条件記憶部96から読み出され得る。この後、ステップS18に遷移する。
ステップS18において、制御部80は、時系列データ記憶部92に記憶された時系列データを、時系列データ記憶部92から読み出す。そして、制御部80は、読み出した時系列データを、ネットワーク107を介して逆回転条件推定装置100に供給する。制御部80は、所定の時系列データを逆回転条件推定装置100に供給する際、以下のような情報も逆回転条件推定装置100に供給する。即ち、制御部80は、当該射出成形機10を識別するIDを逆回転条件推定装置100に更に供給する。また、制御部80は、当該時系列データが取得された際の逆回転条件を逆回転条件推定装置100に更に供給する。こうして、図11に示す処理が完了する。
本実施形態による逆回転条件推定装置の動作の例について図12を用いて説明する。図12は、本実施形態による逆回転条件推定装置の動作の例を示すフローチャートである。推定モードでの動作の例が図12には示されている。
ステップS21において、取得部110は、射出成形機10から供給される所定の時系列データを取得する。こうして取得される所定の時系列データ、即ち、状態データは、機械学習装置200に供給される。この後、ステップS22に遷移する。
ステップS22において、推定部220は、取得部110から供給された所定の時系列データを、学習モデル235に入力する。この後、ステップS23に遷移する。
ステップS23において、推定部220は、所定の時系列データに応じて学習モデル235から出力されるラベルを取得する。この後、ステップS24に遷移する。
ステップS24において、推定部220は、学習モデル235から出力されたラベルに応じた補正量をテーブル255に基づいて取得する。この後、ステップS25に遷移する。
ステップS25において、推定部220は、所定の時系列データとともに射出成形機10から供給された逆回転条件、即ち、今回の射出成形の際の逆回転条件を、上記のようにして取得された補正量によって補正する。即ち、推定部220は、逆回転条件を推定する。この後、ステップS26に遷移する。
ステップS26において、推定部220は、このような補正によって得られた逆回転条件を、ネットワーク107を介して射出成形機10に供給する。上述したように、射出成形機10は、当該射出成形機10を識別するIDとともに所定の時系列データを逆回転条件推定装置100に供給する。従って、所定の時系列データを逆回転条件推定装置100に供給した射出成形機10に対して、逆回転条件推定装置100によって推定された逆回転条件がネットワーク107を介して供給される。即ち、所定の時系列データとともに供給されたIDに一致する射出成形機10に対して、逆回転条件推定装置100によって推定された逆回転条件がネットワーク107を介して供給される。こうして、図12に示す処理が完了する。
本実施形態による射出成形機の動作の例について図13を用いて説明する。図13は、本実施形態による射出成形機の動作の例を示すフローチャートである。逆回転条件推定装置100によって推定された逆回転条件が逆回転条件推定装置100から射出成形機10に供給された後の動作の例が図13には示されている。
ステップS31において、逆回転条件取得部78は、逆回転条件推定装置100からネットワーク107を介して供給された逆回転条件を取得する。この後、ステップS32に遷移する。
ステップS32において、制御部80は、逆回転条件取得部78によって取得された逆回転条件と、逆回転条件記憶部96に記憶された逆回転条件とが異なっているか否かを判定する。逆回転条件取得部78によって取得された逆回転条件と、逆回転条件記憶部96に記憶された逆回転条件とが異なっている場合(ステップS32においてYES)、ステップS33に遷移する。逆回転条件取得部78によって取得された逆回転条件と、逆回転条件記憶部96に記憶された逆回転条件とが異なっていない場合(ステップS32においてNO)、図13に示す処理が完了する。
ステップS33において、制御部80は、逆回転条件取得部78によって取得された逆回転条件によって、逆回転条件記憶部96に記憶された逆回転条件を更新する。即ち、制御部80は、今回の射出成形の際に逆回転条件推定装置100によって推定された逆回転条件を、次回の射出成形における逆回転条件として逆回転条件記憶部96に記憶する。こうして、図13に示す処理が完了する。
図14A~図14Eは、本実施形態による射出成形機の動作の例を示すタイミングチャートである。図14Aには、スクリュ28の後退速度の例が示されている。図14Bには、スクリュ28の回転速度の例が示されている。図14C~図14Eには、樹脂の圧力の例が示されている。図14Cには、逆回転が不足している場合の例が示されている。図14Dには、逆回転が適度である場合の例が示されている。図14Eには、過度に逆回転が行われた場合の例が示されている。図14A~図14Eにおける横軸は、時間を示している。図14Aにおける縦軸は、スクリュ28の後退速度を示している。図14Bにおける縦軸は、スクリュ28の回転速度を示している。図14C~図14Eにおける縦軸は、樹脂の圧力を示している。
タイミングt0は、計量工程が開始されるタイミングを示している。図14Aに示すように、スクリュ28の後退速度は、タイミングt0において上昇し始める。また、図14Bに示すように、スクリュ28の回転速度は、タイミングt0において上昇し始める。また、図14C~図14Eに示すように、樹脂の圧力は、タイミングt0において上昇し始める。この後、図14Bに示すように、スクリュ28の回転速度は、計量条件によって指定された計量回転速度に到達する。また、図14C~図14Eに示すように、樹脂の圧力は、計量条件によって指定された計量圧力P1に到達する。スクリュ28の後退速度は、樹脂の圧力が計量圧力P1に維持されるように制御される。
タイミングt1は、スクリュ28が計量位置に到達するタイミングを示している。タイミングt0からタイミングt1までの期間が、計量工程に対応している。
図14Aに示すように、タイミングt1以降において、スクリュ28の後退速度が急激に低下し、やがて、スクリュ28の後退速度はゼロとなる。また、図14Bに示すように、タイミングt1以降において、スクリュ28の回転速度が急激に低下し、やがて、スクリュ28の回転速度はゼロとなる。タイミングt2は、スクリュ28の回転速度がゼロとなるタイミングである。タイミングt1からタイミングt2までの期間において、樹脂の圧力は、図14C~図14Eに示すように、上昇する。タイミングt1からタイミングt2までの期間に樹脂の圧力がこのように上昇するのは、樹脂の圧送が継続されているためである。このため、チェックシート48に対して前方向側(計量領域)の部位には、適正量を超える樹脂が溜められることとなる。
図14Bに示すように、タイミングt2において、スクリュ28の逆回転が開始される。このため、図14C~図14Eに示すように、タイミングt2以降においては、樹脂の圧力が徐々に低下する。スクリュ28が逆回転すると、シリンダ26内において樹脂の逆流が生じ、計量領域の樹脂量が適正量に近づいていく。こうして、減圧工程が行われる。
図14Bにおいて一点鎖線で示すように、スクリュ28の逆回転が比較的早いタイミングt3で停止した場合には、図14Cに示すように、スクリュ28の逆回転が停止した際における樹脂の圧力は過度に高くなる。
図14Bにおいて実線で示すように、スクリュ28の逆回転が適度なタイミングt4で停止した場合には、図14Dに示すように、スクリュ28の逆回転が停止した際における樹脂の圧力は適度となる。
図14Bにおいて破線で示すように、スクリュ28の逆回転が比較的遅いタイミングt5で停止した場合には、図14Eに示すように、スクリュ28の逆回転が停止した際における樹脂の圧力は過度に低くなる。
図14Cに示すような時系列データが学習モデル235に入力された場合、学習モデル235からは、例えば、ラベルAM9又はラベルBM9が出力され得る。学習モデル235からラベルAM9が出力された場合、当該ラベルAM9に対応する回転角度の補正量は、テーブル255から分かるように9度である。学習モデル235からラベルBM9が出力された場合、当該ラベルBM9に対応する回転速度の補正量は、テーブル255から分かるように9min-1である。図14Cに示すような時系列データが学習モデル235に入力された場合には、こうして得られる補正量によって逆回転条件が補正され得る。
図14Dに示すような時系列データが学習モデル235に入力された場合、学習モデル235からは、例えばラベルA又はラベルBが出力され得る。学習モデル235からラベルAが出力された場合、テーブル255から分かるように、当該ラベルAに対応する回転角度の補正量は0度であり、当該ラベルAに対応する回転速度の補正量は0min-1である。学習モデル235からラベルBが出力された場合、テーブル255から分かるように、当該ラベルBに対応する回転角度の補正量は0度であり、当該ラベルBに対応する回転速度の補正量は0min-1である。従って、図14Dに示すような時系列データが学習モデル235に入力された場合には、逆回転条件に対する補正は不要となる。
図14Eに示すような時系列データが学習モデル235に入力された場合、学習モデル235からは、例えば、ラベルAP9又はラベルBP9が出力され得る。学習モデル235からラベルAP9が出力された場合、当該ラベルAP9に対応する回転角度の補正量は、テーブル255から分かるように-9度である。学習モデル235からラベルBP9が出力された場合、当該ラベルBP9に対応する回転速度の補正量は、テーブル255から分かるように-9min-1である。こうして得られる補正量によって逆回転条件が補正される。図14Eに示すような時系列データが学習モデル235に入力された場合には、こうして得られる補正量によって逆回転条件が補正され得る。
このように、本実施形態によれば、少なくとも減圧工程の際に射出成形機10から供給される所定の時系列データと、学習モデル記憶部230に記憶された学習モデル235とを用いて、逆回転条件が推定される。このため、本実施形態によれば、射出成形機10のスクリュ28の逆回転条件を良好に推定し得る逆回転条件推定装置100を提供することができる。従って、本実施形態によれば、適切な逆回転条件でスクリュ28の逆回転を行うことができ、良好な成形品を得ることができる。
本発明についての好適な実施形態を上述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。
例えば、上記実施形態では、教師あり学習が行われる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、教師なし学習が行われるようにしてもよい。教師なし学習の場合、学習モードにおいては、適切な逆回転条件で繰り返し射出成形を行うことによって、正常時の学習モデルを生成する。推定モードにおいては、推定結果のスコアに応じて、予め用意しておいた変換テーブル、変換関数等を用いて逆回転条件を算出する。変換テーブル及び変換関数は、スコアを逆回転条件に変換し得る。教師なし学習のアルゴリズムとしては、autoencoder法、k-means法等が用いられ得る。
また、上記実施形態では、教師あり学習が行われる場合を例に説明したが、強化学習が行われるようにしてもよい。強化学習は、例えば以下のようにして行われる。スクリュ28の回転速度がゼロとなる際における理想的な樹脂の圧力を第1圧力とする。適切な逆回転条件に対して所定程度ずらすことによって得られる逆回転条件によって射出成形を行うことにより、時系列データを取得する。こうして取得される時系列データに基づいて、スクリュ28の回転速度がゼロとなった際の樹脂の圧力、即ち、第2圧力を取得する。強化学習においては、第1圧力から第2圧力を減じることにより得られる差異を、報酬(ペナルティ)として与えることで、学習を行う。強化学習のアルゴリズムとしては、Q学習等が挙げられる。
また、上記実施形態では、射出成形機10がインライン式射出成形機である場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、射出成形機10が、プリプラ式射出成形機(スクリュプリプラ式射出成形機)であってもよい。
また、上記実施形態では、第1駆動装置32にサーボモータ52aが備えられており、第2駆動装置34にサーボモータ52bが備えられている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第1駆動装置32に、油圧シリンダ、油圧モータ等が備えられていてもよい。また、第2駆動装置34に、油圧シリンダ、油圧モータ等が備えられていてもよい。
上記実施形態をまとめると以下のようになる。
逆回転条件推定装置(100)は、樹脂を入れるシリンダ(26)と、前記シリンダ内で進退及び回転するスクリュ(28)とを備え、前記スクリュを順回転させながら所定の計量位置まで後退させることで前記シリンダ内の前記樹脂を溶融しつつ計量する計量工程と、予め決定された逆回転条件に基づいて前記スクリュを逆回転させることで前記樹脂の圧力を下げる減圧工程とを少なくとも実行する射出成形機(10)の前記逆回転条件を推定する逆回転条件推定装置であって、前記逆回転条件を推定するための学習モデル(235)を記憶する学習モデル記憶部(230)と、少なくとも減圧工程の際に前記射出成形機から供給される所定の時系列データを取得する取得部(110)と、前記取得部によって取得された前記所定の時系列データと、前記学習モデル記憶部に記憶された前記学習モデルとを用いて、前記逆回転条件を推定する推定部(220)と、を備える。このような構成によれば、少なくとも減圧工程の際に射出成形機から供給される所定の時系列データと、学習モデル記憶部に記憶された学習モデルとを用いて、射出成形機のスクリュの逆回転条件が推定される。このため、このような構成によれば、射出成形機のスクリュの逆回転条件を良好に推定し得る。従って、このような構成によれば、適切な逆回転条件でスクリュの逆回転を行うことができ、良好な成形品を得ることができる。
前記取得部によって取得される前記所定の時系列データを用いた機械学習によって前記学習モデルを生成又は更新する学習部(210)を更に備えるようにしてもよい。このような構成によれば、学習モデルの生成又は更新を行うことができる。
前記学習部は、教師あり学習、教師なし学習、及び、強化学習のうちの少なくともいずれかによって前記学習モデルを生成又は更新するようにしてもよい。
前記学習部は、前記教師あり学習によって前記学習モデルを生成し、前記学習モデルは、前記取得部によって取得された前記所定の時系列データに対応するラベルを出力する学習モデルであり、前記逆回転条件推定装置は、前記ラベルと前記逆回転条件との関係を示すテーブル(255)を記憶するテーブル記憶部(250)を更に備え、前記推定部は、前記取得部によって取得された前記所定の時系列データに対応する前記ラベルに対応する前記逆回転条件を、前記テーブルに基づいて取得するようにしてもよい。
前記逆回転条件は、前記スクリュの回転量、前記スクリュの回転加速度、前記スクリュの回転速度、及び、前記スクリュの回転時間のうちの少なくともいずれかを指定するようにしてもよい。
前記推定部によって推定された前記逆回転条件を表示部(170)に表示する表示制御部(117)を更に備えるようにしてもよい。このような構成によれば、推定された逆回転条件をユーザに容易に把握させ得る。
前記射出成形機は、前記逆回転条件を記憶する逆回転条件記憶部(96)と、今回の射出成形の際に前記推定部によって推定された前記逆回転条件を、次回の射出成形における逆回転条件として前記逆回転条件記憶部に記憶する制御部(80)と、を備えるようにしてもよい。
前記時系列データは、前記射出成形機を駆動する原動機(52a、52b)の電流、前記原動機の電圧、前記原動機のトルク、前記原動機の回転量、前記原動機の回転加速度、前記原動機の回転速度、前記原動機の回転時間、前記樹脂の圧力、前記樹脂の温度、前記樹脂の流量、及び、前記樹脂の流速のうちの少なくともいずれかを含むようにしてもよい。
前記取得部は、ネットワーク(107)によって接続された複数の前記射出成形機のうちの少なくともいずれかから供給される前記所定の時系列データを取得するようにしてもよい。
射出成形機は、上記のような逆回転条件推定装置を備える。
逆回転条件推定方法は、樹脂を入れるシリンダと、前記シリンダ内で進退及び回転するスクリュとを備え、前記スクリュを順回転させながら所定の計量位置まで後退させることで前記シリンダ内の前記樹脂を溶融しつつ計量する計量工程と、予め決定された逆回転条件に基づいて前記スクリュを逆回転させることで前記樹脂の圧力を下げる減圧工程とを少なくとも実行する射出成形機の前記逆回転条件を推定する逆回転条件推定方法であって、少なくとも減圧工程の際に前記射出成形機から供給される所定の時系列データを取得する取得ステップ(S21)と、前記取得ステップにおいて取得された前記所定の時系列データと、前記逆回転条件を推定するための学習モデルとを用いて、前記逆回転条件を推定するステップ(S25)と、を有する。
前記取得ステップにおいて取得される前記所定の時系列データを用いた機械学習によって前記学習モデルを生成又は更新するステップ(S4)を更に有するようにしてもよい。
前記学習モデルを生成又は更新するステップでは、教師あり学習、教師なし学習、及び、強化学習のうちの少なくともいずれかによって前記学習モデルを生成又は更新するようにしてもよい。
前記学習モデルを生成又は更新するステップでは、前記教師あり学習によって前記学習モデルを生成し、前記学習モデルは、前記取得ステップにおいて取得された前記所定の時系列データに対応するラベルを出力する学習モデルであり、前記逆回転条件を推定するステップでは、前記取得ステップにおいて取得された前記所定の時系列データに対応する前記ラベルに対応する前記逆回転条件を、前記ラベルと前記逆回転条件との関係を示すテーブルに基づいて取得するようにしてもよい。
今回の射出成形の際に推定された前記逆回転条件を、次回の射出成形における逆回転条件として前記逆回転条件記憶部に記憶するステップ(S33)を更に有するようにしてもよい。
10:射出成形機 12:金型
14:型締めユニット 16:射出ユニット
18:機台 20:制御装置
22:ベース 24:ガイドレール
26:シリンダ 28:スクリュ
30:圧力センサ 32:第1駆動装置
34:第2駆動装置 36:ホッパ
38:ヒータ 40:ノズル
42:フライト部 44:流路
46:スクリュヘッド 48:チェックシート
50:逆流防止リング 52:原動機
52a、52b:サーボモータ 54a、54b:駆動プーリ
56、62:従動プーリ 58a、58b:ベルト部材
60a、60b:センサ 61:ボールネジ
63:ナット 64、115、205:記憶部
66、170:表示部 68、171:操作部
70、111、201:演算部 72:時系列データ取得部
74:計量制御部 76:逆回転制御部
78:逆回転条件取得部 80:制御部
84、117:表示制御部 92:時系列データ記憶部
94:計量条件記憶部 96:逆回転条件記憶部
100:逆回転条件推定装置 107:ネットワーク
110:取得部 112、202:ROM
113、203:RAM 114、204:不揮発性メモリ
116、118、121:インターフェース
120、240:バス 130:データ取得部
132:学習データ抽出部 133:状態データ抽出部
134:前処理部 150:取得データ記憶部
200:機械学習装置 210:学習部
220:推定部 230:学習モデル記憶部
235:学習モデル 250:テーブル記憶部
255:テーブル 300:管理装置

Claims (15)

  1. 樹脂を入れるシリンダと、前記シリンダ内で進退及び回転するスクリュとを備え、前記スクリュを順回転させながら所定の計量位置まで後退させることで前記シリンダ内の前記樹脂を溶融しつつ計量する計量工程と、予め決定された逆回転条件に基づいて前記スクリュを逆回転させることで前記樹脂の圧力を下げる減圧工程とを少なくとも実行する射出成形機の前記逆回転条件を推定する逆回転条件推定装置であって、
    前記逆回転条件を推定するための学習モデルを記憶する学習モデル記憶部と、
    少なくとも減圧工程の際に前記射出成形機から供給される所定の時系列データを取得する取得部と、
    前記取得部によって取得された前記所定の時系列データと、前記学習モデル記憶部に記憶された前記学習モデルとを用いて、前記逆回転条件を推定する推定部と、
    を備える、逆回転条件推定装置。
  2. 請求項1に記載の逆回転条件推定装置において、
    前記取得部によって取得される前記所定の時系列データを用いた機械学習によって前記学習モデルを生成又は更新する学習部を更に備える、逆回転条件推定装置。
  3. 請求項2に記載の逆回転条件推定装置において、
    前記学習部は、教師あり学習、教師なし学習、及び、強化学習のうちの少なくともいずれかによって前記学習モデルを生成又は更新する、逆回転条件推定装置。
  4. 請求項3に記載の逆回転条件推定装置において、
    前記学習部は、前記教師あり学習によって前記学習モデルを生成し、
    前記学習モデルは、前記取得部によって取得された前記所定の時系列データに対応するラベルを出力する学習モデルであり、
    前記逆回転条件推定装置は、前記ラベルと前記逆回転条件との関係を示すテーブルを記憶するテーブル記憶部を更に備え、
    前記推定部は、前記取得部によって取得された前記所定の時系列データに対応する前記ラベルに対応する前記逆回転条件を、前記テーブルに基づいて取得する、逆回転条件推定装置。
  5. 請求項1~4のいずれか1項に記載の逆回転条件推定装置において、
    前記逆回転条件は、前記スクリュの回転量、前記スクリュの回転加速度、前記スクリュの回転速度、及び、前記スクリュの回転時間のうちの少なくともいずれかを指定する、逆回転条件推定装置。
  6. 請求項1~5のいずれか1項に記載の逆回転条件推定装置において、
    前記推定部によって推定された前記逆回転条件を表示部に表示する表示制御部を更に備える、逆回転条件推定装置。
  7. 請求項1~6のいずれか1項に記載の逆回転条件推定装置において、
    前記射出成形機は、前記逆回転条件を記憶する逆回転条件記憶部と、今回の射出成形の際に前記推定部によって推定された前記逆回転条件を、次回の射出成形における逆回転条件として前記逆回転条件記憶部に記憶する制御部と、を備える、逆回転条件推定装置。
  8. 請求項1~7のいずれか1項に記載の逆回転条件推定装置において、
    前記時系列データは、前記射出成形機を駆動する原動機の電流、前記原動機の電圧、前記原動機のトルク、前記原動機の回転量、前記原動機の回転加速度、前記原動機の回転速度、前記原動機の回転時間、前記樹脂の圧力、前記樹脂の温度、前記樹脂の流量、及び、前記樹脂の流速のうちの少なくともいずれかを含む、逆回転条件推定装置。
  9. 請求項1~8のいずれか1項に記載の逆回転条件推定装置において、
    前記取得部は、ネットワークによって接続された複数の前記射出成形機のうちの少なくともいずれかから供給される前記所定の時系列データを取得する、逆回転条件推定装置。
  10. 請求項1~8のいずれか1項に記載の逆回転条件推定装置を備える射出成形機。
  11. 樹脂を入れるシリンダと、前記シリンダ内で進退及び回転するスクリュとを備え、前記スクリュを順回転させながら所定の計量位置まで後退させることで前記シリンダ内の前記樹脂を溶融しつつ計量する計量工程と、予め決定された逆回転条件に基づいて前記スクリュを逆回転させることで前記樹脂の圧力を下げる減圧工程とを少なくとも実行する射出成形機の前記逆回転条件を推定する逆回転条件推定方法であって、
    少なくとも減圧工程の際に前記射出成形機から供給される所定の時系列データを取得する取得ステップと、
    前記取得ステップにおいて取得された前記所定の時系列データと、前記逆回転条件を推定するための学習モデルとを用いて、前記逆回転条件を推定するステップと、
    を有する、逆回転条件推定方法。
  12. 請求項11に記載の逆回転条件推定方法において、
    前記取得ステップにおいて取得される前記所定の時系列データを用いた機械学習によって前記学習モデルを生成又は更新するステップを更に有する、逆回転条件推定方法。
  13. 請求項12に記載の逆回転条件推定方法において、
    前記学習モデルを生成又は更新するステップでは、教師あり学習、教師なし学習、及び、強化学習のうちの少なくともいずれかによって前記学習モデルを生成又は更新する、逆回転条件推定方法。
  14. 請求項13に記載の逆回転条件推定方法において、
    前記学習モデルを生成又は更新するステップでは、前記教師あり学習によって前記学習モデルを生成し、
    前記学習モデルは、前記取得ステップにおいて取得された前記所定の時系列データに対応するラベルを出力する学習モデルであり、
    前記逆回転条件を推定するステップでは、前記取得ステップにおいて取得された前記所定の時系列データに対応する前記ラベルに対応する前記逆回転条件を、前記ラベルと前記逆回転条件との関係を示すテーブルに基づいて取得する、逆回転条件推定方法。
  15. 請求項11~14のいずれか1項に記載の逆回転条件推定方法において、
    今回の射出成形の際に推定された前記逆回転条件を、次回の射出成形における逆回転条件として逆回転条件記憶部に記憶するステップを更に有する、逆回転条件推定方法。
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