JP7468166B2 - 樹脂状態推定装置および成形条件決定支援装置 - Google Patents
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Description
樹脂状態推定装置は、射出成形機の型のキャビティ内の樹脂の溶融状態を推定する樹脂状態推定装置であって、射出成形機に取り付けられたセンサにより成形時に検出された検出データを取得する検出データ取得部と、検出データに基づいて、検出データに関する複数種の特徴量により構成される特徴量群を生成する特徴量生成部と、射出成形機において制御に用いる複数種の制御パラメータ値により構成される制御パラメータ値群を取得する制御パラメータ取得部と、樹脂の溶融状態が特徴量群および制御パラメータ値群により表されると定義して、特徴量群および制御パラメータ値群に基づいて、それぞれの特徴量に対応する樹脂の溶融状態を表す樹脂状態識別パラメータ値を演算する識別パラメータ値演算部と、樹脂の溶融状態が複数のグループに分類されると定義した場合に、樹脂状態識別パラメータ値に基づいて、樹脂状態識別パラメータ値を説明変数とする多変量解析を適用することにより、樹脂の溶融状態のグループを取得するグループ取得部とを備える。
成形条件決定支援装置は、射出成形機の型のキャビティに樹脂を溶融した溶融材料を供給することにより成形品を成形する成形方法に適用され、成形品の成形条件を決定する成形条件決定支援装置であって、上述した樹脂状態推定装置と、検出データに基づいて機械学習により成形品の品質を推定する品質推定部と、推定された成形品の品質を蓄積し、蓄積された複数個の成形品についての品質推移を記憶する品質推移記憶部と、品質推移に基づいて所定の品質基準に対する品質変化傾向を評価する傾向評価部と、品質変化傾向と品質を品質基準に戻すための成形条件の修正量との関係を、樹脂の溶融状態のグループに対応付けて記憶する関係記憶部と、傾向評価部により評価された品質変化傾向と、グループ取得部により取得された樹脂の溶融状態のグループと、関係記憶部に記憶されている関係とに基づいて、成形条件の修正量を決定する修正条件決定部とを備える。
樹脂状態推定装置および成形条件決定支援装置は、射出成形機の型のキャビティに、成形材料(樹脂)を溶融した溶融材料を供給することにより、成形品を成形する成形方法に適用される。成形材料である樹脂については、単体のポリアミド等の熱可塑性樹脂や、熱可塑性樹脂の基材に充填剤を添加した強化樹脂を例示することができる。充填剤としては、ミクロンサイズまたはナノサイズのフィラーを挙げることができる。フィラーとしては、例えば、ガラス繊維や炭素繊維等を挙げることができる。
樹脂状態推定装置3を含む第一例の成形機システム1Aについて、図1を参照して説明する。図1に示すように、成形機システム1Aは、射出成形機2(以下、「成形機」とする)と、樹脂状態推定装置3とを備える。
(3-1.成形機2の構成)
成形機2の構成について図1を参照して説明する。成形機2は、ベッド20と、射出装置30と、型40と、型締装置50と、制御装置60とを主に備える。
成形機2による成形品の成形方法について説明する。成形機2による成形方法では、1サイクルにおいて、計量工程、型締工程、射出充填工程、保圧工程、冷却工程、離型取出工程が順次実行される。つまり、次の成形品の成形において、再び、上記工程が順次実行される。ここで、計量工程および型締工程は、開始準備工程を構成し、射出充填工程、保圧工程、および、冷却工程は、成形工程を構成し、離型取出工程は、終了処理工程を構成する。なお、離型取出工程の初期(型開放直後)を成形工程に含めるようにし、後期を終了処理工程としても良い。
キャビティC内における樹脂の溶融状態の推定の基本について、図2-図5を参照して説明する。本例では、樹脂の溶融状態が複数のグループに分類されると定義しており、樹脂の溶融状態の推定として、樹脂の溶融状態のグループを推定することとする。
樹脂状態推定装置3の構成について図6を参照して説明する。樹脂状態推定装置3は、上述した樹脂の溶融状態のグループを取得するための装置である。樹脂状態推定装置3は、例えば、プロセッサ、記憶装置、インターフェース等を備える演算処理装置と、演算処理装置のインターフェースに接続可能な入力機器と、演算処理装置のインターフェースに接続可能な出力機器とを備える。出力機器は、例えば、表示装置を含むようにしてもよい。また、演算処理装置、入力機器、および、出力機器が、インターフェースを介さずに、1つのユニットを構成するようにしてもよい。また、演算処理装置の一部および記憶装置の一部は、物理サーバやクラウドサーバを適用することもできる。
成形機2に取り付けられたセンサ44,45により成形時に検出される検出データは、上述したように、成形機2の制御パラメータと、キャビティC内の樹脂の溶融状態との影響を受けると考える。換言すると、樹脂の溶融状態が、検出データから生成される特徴量群[F]および制御パラメータ値群[A]により表されると定義している。
成形条件決定支援装置4を含む第二例の成形機システム1Bについて、図7を参照して説明する。図7に示すように、成形機システム1Bは、成形機2と、成形条件決定支援装置4とを備える。
成形条件決定支援装置4の構成について図8-図12を参照して説明する。成形条件決定支援装置4は、例えば、プロセッサ、記憶装置、インターフェース等を備える演算処理装置と、演算処理装置のインターフェースに接続可能な入力機器と、演算処理装置のインターフェースに接続可能な出力機器とを備える。出力機器は、例えば、表示装置を含むようにしてもよい。また、演算処理装置、入力機器、および、出力機器が、インターフェースを介さずに、1つのユニットを構成するようにしてもよい。また、演算処理装置の一部および記憶装置の一部は、物理サーバやクラウドサーバを適用することもできる。
上述した成形条件決定支援装置4による効果について記載する。品質推移記憶部202が、機械学習により推定された成形品の品質を蓄積して、品質推移を記憶している。品質推移とは、複数個の成形品の品質を、成形順に配列した情報である。従って、傾向評価部203が、連続する複数個の成形品の品質推移に基づいて、品質変化傾向を評価することができる。
学習済みモデル生成部105は、上述した学習済みモデルの生成に加えて、他の構成と協働して樹脂の溶融状態のグループ数の設定処理を行う。ここで、グループ数は、作業者が任意の数に設定することもできるが、上述した成形条件決定支援装置4を利用することにより適切な数に設定することができる。
(11-1.第一例)
成形機システム1Bの第一例の構成について、図13を参照して説明する。図13に示すように、成形機システム1Bは、複数の成形機2,2と、成形機2,2のそれぞれに一体的に構成されたエッジコンピュータ5,5、複数の成形機2,2と同一ネットワークを構成するサーバ6とを備える。なお、エッジコンピュータ5,5は、成形機2,2の一部を構成しても良いし、成形機2,2とは別体に構成しても良い。
成形機システム1Bの第二例は、第一例と同様に、成形機システム1Bは、複数の成形機2,2と、成形機2,2のそれぞれに接続されたエッジコンピュータ5,5、複数の成形機2,2と同一ネットワークを構成するサーバ6とを備える。
成形機システム1Bの第三例は、成形条件決定支援装置4の全ての機能をサーバ6が有する。この場合、エッジコンピュータ5,5は不要となる。サーバ6における検出データ取得部101が、センサ44,45により検出された検出データを、成形機2から受信する。そして、サーバ6における修正条件決定部205が、成形条件の修正量を、成形機2に送信する。
Claims (7)
- 射出成形機の型のキャビティ内の樹脂の溶融状態を推定する樹脂状態推定装置であって、
前記射出成形機に取り付けられたセンサにより成形時に検出された検出データを取得する検出データ取得部と、
前記検出データに基づいて、前記検出データに関する複数種の特徴量により構成される特徴量群を生成する特徴量生成部と、
前記射出成形機において制御に用いる複数種の制御パラメータ値により構成される制御パラメータ値群を取得する制御パラメータ取得部と、
前記樹脂の溶融状態が前記特徴量群および前記制御パラメータ値群により表されると定義して、前記特徴量群および前記制御パラメータ値群に基づいて、それぞれの前記特徴量に対応する前記樹脂の溶融状態を表す樹脂状態識別パラメータ値を演算する識別パラメータ値演算部と、
前記樹脂の溶融状態が複数のグループに分類されると定義した場合に、前記樹脂状態識別パラメータ値に基づいて、前記樹脂状態識別パラメータ値を説明変数とする多変量解析を適用することにより、前記樹脂の溶融状態のグループを取得するグループ取得部と、
を備える、樹脂状態推定装置。 - 前記樹脂状態推定装置は、さらに、
前記樹脂状態識別パラメータ値を説明変数とし、前記樹脂の溶融状態のグループを目的変数とし、前記多変量解析としてクラスター解析を適用し、前記説明変数および前記目的変数を含む訓練データセットを用いて前記クラスター解析の機械学習を行うことにより生成された学習済みモデルを記憶する学習済みモデル記憶部を備え、
前記グループ取得部は、前記樹脂状態識別パラメータ値を入力した場合に、前記学習済みモデルの出力としての前記樹脂の溶融状態のグループを取得する、請求項1に記載の樹脂状態推定装置。 - 前記識別パラメータ値演算部は、それぞれの前記特徴量において、前記特徴量と当該特徴量に対して影響度の高い1または複数の前記制御パラメータ値とを用いて、当該特徴量に対応する前記樹脂状態識別パラメータ値を演算する、請求項1-3の何れか1項に記載の樹脂状態推定装置。
- 前記特徴量に対して影響度の高い1または複数の前記制御パラメータ値は、対象の前記特徴量と前記制御パラメータ値群とを用いて機械学習により抽出される、請求項4に記載の樹脂状態推定装置。
- 前記樹脂状態推定装置は、さらに、
前記説明変数および前記目的変数を含む訓練データセットを用いて前記クラスター解析の機械学習を行うことにより、前記学習済みモデルを生成する学習済みモデル生成部を備え、
前記学習済みモデル生成部は、
前記樹脂の溶融状態のグループ数を初期設定数に設定した状態で、取得した前記検出データについての前記樹脂の溶融状態のグループを取得し、
取得した前記樹脂の溶融状態のグループに対応する前記制御パラメータ値の修正量に基づいて前記制御パラメータ値を修正した場合に、成形品の品質が所定範囲を満たすか否かを判定し、
前記成形品の品質が所定範囲を満たさない場合には、前記グループ数を増加させて、前記樹脂の溶融状態のグループの取得および前記成形品の品質が所定範囲を満たすか否かの判定を繰り返し、前記成形品の品質が所定範囲を満たすときのグループ数を、前記学習済みモデルにおけるグループ数に設定する、請求項2に記載の樹脂状態推定装置。 - 射出成形機の型のキャビティに樹脂を溶融した溶融材料を供給することにより成形品を成形する成形方法に適用され、前記成形品の成形条件を決定する成形条件決定支援装置であって、
請求項1-6の何れか1項に記載の樹脂状態推定装置と、
前記検出データに基づいて機械学習により前記成形品の品質を推定する品質推定部と、
推定された前記成形品の品質を蓄積し、蓄積された複数個の前記成形品についての品質推移を記憶する品質推移記憶部と、
前記品質推移に基づいて所定の品質基準に対する品質変化傾向を評価する傾向評価部と、
前記品質変化傾向と前記品質を前記品質基準に戻すための成形条件の修正量との関係を、前記樹脂の溶融状態のグループに対応付けて記憶する関係記憶部と、
前記傾向評価部により評価された前記品質変化傾向と、前記グループ取得部により取得された前記樹脂の溶融状態のグループと、前記関係記憶部に記憶されている前記関係とに基づいて、前記成形条件の修正量を決定する修正条件決定部と、
を備える、成形条件決定支援装置。
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