特許 6874485 熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置および押出製品内部温度分布推定方法、ビレット加熱制御装置およびビレット加熱制御方法ならびにプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6874485

(24)【登録日】2021年4月26日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置および押出製品内部温度分布推定方法、ビレット加熱制御装置およびビレット加熱制御方法ならびにプログラム

(51)【国際特許分類】

   B21C 31/00 20060101AFI20210510BHJP

【ＦＩ】

   B21C31/00

【請求項の数】12

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-78035(P2017-78035)

(22)【出願日】2017年4月11日

(65)【公開番号】特開2018-176210(P2018-176210A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2019年12月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002044

【氏名又は名称】特許業務法人ブライタス

(72)【発明者】

【氏名】岸 真友

(72)【発明者】

【氏名】山口 純一郎

(72)【発明者】

【氏名】西森 淳一

【審査官】 池田 安希子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２４８１８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１１７３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１９２２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３２１００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２７１６３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｃ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ビレットに対して所定の押出速度および押出力の条件で熱間押出加工を施し、押出製品を製造した際の、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布を推定する装置であって、
前記押出製品の長手方向の温度分布を複数設定する、設定部と、
前記設定部によって設定された前記複数の温度分布ごとに、前記温度分布ならびに予め定められた押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報に基づいて、複数の押出速度推定値および複数の押出力推定値の時系列データを算出する、計算部と、
前記計算部によって得られた、前記複数の押出速度推定値および前記複数の押出力推定値の時系列データを、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データと比較し、押出速度の最大値および押出力の最大値、ならびにそれらの最大値に対応する時間から選択される１種以上の指標について比較を行い、平均２乗誤差が最小となる押出速度推定値および押出力推定値の時系列データに対応する１つの温度分布を抽出する、抽出部と、
前記抽出部によって抽出された前記１つの温度分布を、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布に決定する、決定部と、を備える、
熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置。

【請求項2】

前記設定部は、前記複数の温度分布の設定を複数回行い、２回目以降の前記温度分布の設定を、前記抽出部によって抽出された前記１つの温度分布に基づいて行う、
請求項１に記載の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置。

【請求項3】

前記設定部は、前記２回目以降の前記温度分布の設定を、粒子群最適化手法を用いて行う、
請求項２に記載の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置。

【請求項4】

ビレットに対して所定の押出速度および押出力の条件で熱間押出加工を施し、押出製品を製造した際の、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布を推定する方法であって、
（ａ）前記押出製品の長手方向の温度分布を複数設定するステップと、
（ｂ）前記（ａ）のステップにおいて設定された前記複数の温度分布ごとに、前記温度分布ならびに予め定められた押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報に基づいて、複数の押出速度推定値および複数の押出力推定値の時系列データを算出するステップと、
（ｃ）前記（ｂ）のステップにおいて得られた、前記複数の押出速度推定値および前記複数の押出力推定値の時系列データを、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データと比較し、押出速度の最大値および押出力の最大値、ならびにそれらの最大値に対応する時間から選択される１種以上の指標について比較を行い、平均２乗誤差が最小となる押出速度推定値および押出力推定値の時系列データに対応する１つの温度分布を抽出するステップと、
（ｄ）前記（ｃ）のステップにおいて抽出された前記１つの温度分布を、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布に決定するステップと、を備える、
熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定方法。

【請求項5】

前記（ａ）のステップにおいて、前記複数の温度分布の設定を複数回行い、２回目以降の前記温度分布の設定を、前記抽出部によって抽出された前記１つの温度分布に基づいて行う、
請求項４に記載の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定方法。

【請求項6】

前記（ａ）のステップにおいて、前記２回目以降の前記温度分布の設定を、粒子群最適化手法を用いて行う、
請求項５に記載の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定方法。

【請求項7】

熱間押出加工時のビレットの加熱温度を制御する装置であって、
請求項１から請求項３までのいずれかに記載される押出製品内部温度分布推定装置と、
温度制御部と、を備え、
前記温度制御部は、前記押出製品内部温度分布推定装置が推定した前記押出製品の温度分布、ならびに前記押出速度変化目標値および前記押出力変化目標値を含む情報を用いて算出される、押出速度推定値および押出力推定値の時系列データに基づき、
前記押出速度推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を下げ、
前記押出力推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を上げる、
ビレット加熱制御装置。

【請求項8】

熱間押出加工時のビレットの加熱温度を制御する方法であって、
請求項４から請求項６までのいずれかに記載される（ａ）〜（ｄ）のステップと、
（ｅ）ビレットの加熱温度を変更するステップと、を備え、
前記（ｅ）のステップにおいて、前記（ｄ）のステップで決定された前記押出製品の温度分布、ならびに前記押出速度変化目標値および前記押出力変化目標値を含む情報を用いて算出される、押出速度推定値および押出力推定値の時系列データに基づき、
前記押出速度推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を下げ、
前記押出力推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を上げる、
ビレット加熱制御方法。

【請求項9】

コンピュータによって、ビレットに対して所定の押出速度および押出力の条件で熱間押出加工を施し、押出製品を製造した際の、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布を推定するためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
（ａ）前記押出製品の長手方向の温度分布を複数設定するステップと、
（ｂ）前記（ａ）のステップにおいて設定された前記複数の温度分布ごとに、前記温度分布ならびに予め定められた押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報に基づいて、複数の押出速度推定値および複数の押出力推定値の時系列データを算出するステップと、
（ｃ）前記（ｂ）のステップにおいて得られた、前記複数の押出速度推定値および前記複数の押出力推定値の時系列データを、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データと比較し、押出速度の最大値および押出力の最大値、ならびにそれらの最大値に対応する時間から選択される１種以上の指標について比較を行い、平均２乗誤差が最小となる押出速度推定値および押出力推定値の時系列データに対応する１つの温度分布を抽出するステップと、
（ｄ）前記（ｃ）のステップにおいて抽出された前記１つの温度分布を、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布に決定するステップと、を実行させる、
プログラム。

【請求項10】

前記（ａ）のステップにおいて、前記複数の温度分布の設定を複数回行い、２回目以降の前記温度分布の設定を、前記抽出部によって抽出された前記１つの温度分布に基づいて行う、
請求項９に記載のプログラム。

【請求項11】

前記（ａ）のステップにおいて、前記２回目以降の前記温度分布の設定を、粒子群最適化手法を用いて行う、
請求項１０に記載のプログラム。

【請求項12】

コンピュータによって、熱間押出加工時のビレットの加熱温度を制御するためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
請求項９から請求項１１までのいずれかに記載される（ａ）〜（ｄ）のステップと、
（ｅ）ビレットの加熱温度を変更するステップと、を実行させ、
前記（ｅ）のステップにおいて、前記（ｄ）のステップで決定された前記押出製品の温度分布、ならびに前記押出速度変化目標値および前記押出力変化目標値を含む情報を用いて算出される、押出速度推定値および押出力推定値の時系列データに基づき、
前記押出速度推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を下げ、
前記押出力推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を上げる、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置および押出製品内部温度分布推定方法、ビレット加熱制御装置およびビレット加熱制御方法ならびにプログラムに関する。

【0002】

炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金または銅合金等の金属加工品の製造方法の１つとして、熱間押出加工がしばしば用いられている。熱間押出加工においては、素材となるビレットを加熱した後、コンテナ内に挿入し、ビレットをラムでダイスに向けて押出すことで、所望の形状の押出製品が得られる。

【0003】

熱間押出加工を行うに際して、押出製品温度の過度な温度上昇に伴う、横切れと呼ばれる押出製品の外内面におけるキズの発生が問題となる。

【0004】

例えば、特許文献１においては、押出の進行に伴って、ラムからビレットに対して加えられる押出荷重（ラム荷重）が一定の割合で減少するように、ビレットの設定温度を制御することによって、ダイスから押し出される押出製品の温度を一定にして、かかる押出材の品質を、高度に且つ安定して維持することのできる押出方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−２４８１８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、熱間押出加工における操業上の問題の１つとして、押出初期における押出速度の急変（オーバーシュート）および押出力の増大が挙げられる。押出初期にオーバーシュートが生じると、加工発熱量が過大となり、押出製品の外内面に横切れを生じさせる結果となる。また、押出力の増大により設備制約を超過した場合、加工途中詰まり（半押し）または最悪の場合は設備が破壊されるなどの大きなトラブルを引き起こすことになる。

【0007】

横切れ発生リスクを抑制するためには、加熱温度の低温化が有効であり、一方、最大押出力を低減するには、加熱温度の高温化が有効である。すなわち、両者はトレードオフの関係にあり、最適な操業条件を見出すためには試行錯誤が必要となる。

【0008】

そのため、効率よく最適な加熱条件を見出すためには、押出加工後の押出製品の温度を正確に把握できることが重要である。しかし、押出製品の内部温度を正確に測定することは困難であり、表面温度の測定結果から内部温度分布を推定することにも技術的なハードルが存在する。

【0009】

そこで、押出製品の内部温度分布を推定する方法が求められている。さらに、その推定結果に基づいてビレット加熱条件を適正化することで、品質面（外内面キズ抑制）および操業面（安定操業）での改善効果が期待できる。

【0010】

特許文献１によれば、熱間加工時の製品の温度を一定に保つことができるとされているが、内部温度分布を推定する方法については一切開示がなされていない。

【0011】

本発明は上記の問題を解決し、熱間押出加工時における押出製品内部の温度分布を高精度で推定する装置および方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置および押出製品内部温度分布推定方法、ビレット加熱制御装置およびビレット加熱制御方法ならびにプログラムを要旨とする。

【0013】

（１）ビレットに対して所定の押出速度および押出力の条件で熱間押出加工を施し、押出製品を製造した際の、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布を推定する装置であって、
前記押出製品の長手方向の温度分布を複数設定する、設定部と、
前記設定部によって設定された前記複数の温度分布ごとに、前記温度分布ならびに予め定められた押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報に基づいて、複数の押出速度推定値および複数の押出力推定値の時系列データを算出する、計算部と、
前記計算部によって得られた、前記複数の押出速度推定値および前記複数の押出力推定値の時系列データを、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データと比較し、押出速度推定値および押出力推定値の最適な時系列データに対応する１つの温度分布を抽出する、抽出部と、
前記抽出部によって抽出された前記１つの温度分布を、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布に決定する、決定部と、を備える、
熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置。

【0014】

（２）前記設定部は、前記複数の温度分布の設定を複数回行い、２回目以降の前記温度分布の設定を、前記抽出部によって抽出された前記１つの温度分布に基づいて行う、
上記（１）に記載の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置。

【0015】

（３）前記設定部は、前記２回目以降の前記温度分布の設定を、粒子群最適化手法を用いて行う、
上記（２）に記載の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置。

【0016】

（４）ビレットに対して所定の押出速度および押出力の条件で熱間押出加工を施し、押出製品を製造した際の、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布を推定する方法であって、
（ａ）前記押出製品の長手方向の温度分布を複数設定するステップと、
（ｂ）前記（ａ）のステップにおいて設定された前記複数の温度分布ごとに、前記温度分布ならびに予め定められた押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報に基づいて、複数の押出速度推定値および複数の押出力推定値の時系列データを算出するステップと、
（ｃ）前記（ｂ）のステップにおいて得られた、前記複数の押出速度推定値および前記複数の押出力推定値の時系列データを、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データと比較し、押出速度推定値および押出力推定値の最適な時系列データに対応する１つの温度分布を抽出するステップと、
（ｄ）前記（ｃ）のステップにおいて抽出された前記１つの温度分布を、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布に決定するステップと、を備える、
熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定方法。

【0017】

（５）前記（ａ）のステップにおいて、前記複数の温度分布の設定を複数回行い、２回目以降の前記温度分布の設定を、前記抽出部によって抽出された前記１つの温度分布に基づいて行う、
上記（４）に記載の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定方法。

【0018】

（６）前記（ａ）のステップにおいて、前記２回目以降の前記温度分布の設定を、粒子群最適化手法を用いて行う、
上記（５）に記載の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定方法。

【0019】

（７）熱間押出加工時のビレットの加熱温度を制御する装置であって、
上記（１）から（３）までのいずれかに記載される押出製品内部温度分布推定装置と、
温度制御部と、を備え、
前記温度制御部は、前記押出製品内部温度分布推定装置が推定した前記押出製品の温度分布、ならびに前記押出速度変化目標値および前記押出力変化目標値を含む情報を用いて算出される、押出速度推定値および押出力推定値の時系列データに基づき、
前記押出速度推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を下げ、
前記押出力推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を上げる、
ビレット加熱制御装置。

【0020】

（８）熱間押出加工時のビレットの加熱温度を制御する方法であって、
上記（４）から（６）までのいずれかに記載される（ａ）〜（ｄ）のステップと、
（ｅ）ビレットの加熱温度を変更するステップと、を備え、
前記（ｅ）のステップにおいて、前記（ｄ）のステップで決定された前記押出製品の温度分布、ならびに前記押出速度変化目標値および前記押出力変化目標値を含む情報を用いて算出される、押出速度推定値および押出力推定値の時系列データに基づき、
前記押出速度推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を下げ、
前記押出力推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を上げる、
ビレット加熱制御方法。

【0021】

（９）コンピュータによって、ビレットに対して所定の押出速度および押出力の条件で熱間押出加工を施し、押出製品を製造した際の、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布を推定するためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
（ａ）前記押出製品の長手方向の温度分布を複数設定するステップと、
（ｂ）前記（ａ）のステップにおいて設定された前記複数の温度分布ごとに、前記温度分布ならびに予め定められた押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報に基づいて、複数の押出速度推定値および複数の押出力推定値の時系列データを算出するステップと、
（ｃ）前記（ｂ）のステップにおいて得られた、前記複数の押出速度推定値および前記複数の押出力推定値の時系列データを、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データと比較し、押出速度推定値および押出力推定値の最適な時系列データに対応する１つの温度分布を抽出するステップと、
（ｄ）前記（ｃ）のステップにおいて抽出された前記１つの温度分布を、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布に決定するステップと、を実行させる、
プログラム。

【0022】

（１０）前記（ａ）のステップにおいて、前記複数の温度分布の設定を複数回行い、２回目以降の前記温度分布の設定を、前記抽出部によって抽出された前記１つの温度分布に基づいて行う、
上記（９）に記載のプログラム。

【0023】

（１１）前記（ａ）のステップにおいて、前記２回目以降の前記温度分布の設定を、粒子群最適化手法を用いて行う、
上記（１０）に記載のプログラム。

【0024】

（１２）コンピュータによって、熱間押出加工時のビレットの加熱温度を制御するためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
上記（９）から（１１）までのいずれかに記載される（ａ）〜（ｄ）のステップと、
（ｅ）ビレットの加熱温度を変更するステップと、を実行させ、
前記（ｅ）のステップにおいて、前記（ｄ）のステップで決定された前記押出製品の温度分布、ならびに前記押出速度変化目標値および前記押出力変化目標値を含む情報を用いて算出される、押出速度推定値および押出力推定値の時系列データに基づき、
前記押出速度推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を下げ、
前記押出力推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を上げる、
プログラム。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、熱間押出加工時における押出製品内部の温度分布を高精度で推定することが可能となる。また、推定された押出製品内部の温度分布に基づいて、ビレットの加熱温度を適切に制御することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る押出製品内部温度分布推定装置の概略構成を示す図である。

【図2】図２は、押出製品内部温度分布推定装置を備えた押出機の概略構成を示す図である。

【図3】図３は、シミュレーションモデルの構成の一例を説明するための図である。

【図4】図４は、本発明の一実施形態に係るビレット加熱制御装置の概略構成を示す図である。

【図5】図５は、ビレット加熱制御装置を備えた押出機の概略構成を示す図である。

【図6】図６は、本発明の一実施形態に係る押出製品内部温度分布推定方法を示すフロー図である。

【図7】図７は、本発明の一実施形態に係るビレット加熱制御方法を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本発明の一実施形態に係る熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置および押出製品内部温度分布推定方法、ビレット加熱制御装置およびビレット加熱制御方法ならびにプログラムについて、図１〜７を参照しながら説明する。

【0028】

図１は、本発明の一実施形態に係る押出製品内部温度分布推定装置の概略構成を示す図である。押出製品内部温度分布推定装置は、ビレットに対して所定の押出速度および押出力の条件で熱間押出加工を施し、押出製品を製造した際の、押出製品の長手方向における内部の温度分布を推定する装置である。

【0029】

ここで、本発明において、押出製品内部の温度とは、押出製品の長手方向に垂直な断面における平均温度を意味し、温度分布とは、押出製品の先端からの距離ごとの当該平均温度の分布を意味する。

【0030】

また、図２は、押出製品内部温度分布推定装置１０を備えた押出機２００の概略構成を示す図である。図２に示すように、押出機２００は、押出製品内部温度分布推定装置１０に加えて、メインシリンダー２１０、ピアサシリンダー２１５、メインラム２２０、ピアサラム２２５、マンドレル２３０、コンテナ２４０、ダイス２５０、ダイスホルダー２５５、メインバルブ２６０、ピアサバルブ２６５、メイン圧力検出器２７０、ピアサ圧力検出器２７５、および速度検出器２８０を備える。

【0031】

熱間押出加工を行うに際しては、まず、図示しない中空状のビレットを加熱後、コンテナ２４０内に挿入し、ビレットの中空状の部分にマンドレル２３０を挿入する。そして、その状態から、メインラム２２０でダイス２５０に向けて押出加工を行うことで、押出製品が得られる。

【0032】

メインシリンダー２１０は、図示しないアキュームレーターにより増圧された高圧流体がメインバルブ２６０を介して供給されることで、メインラム２２０を図中の左方に移動させる。

【0033】

また、メインシリンダー２１０およびピアサシリンダー２１５には、それぞれメイン圧力検出器２７０およびピアサ圧力検出器２７５が接続されている。メインシリンダー２１０およびピアサシリンダー２１５の内部の圧力を検出することによって、熱間押出加工時のビレットに付与される押出力を測定し、その値を押出製品内部温度分布推定装置１０に入力する。

【0034】

また、メインラム２２０には、速度検出器２８０が接続されている。メインラム２２０の移動速度を検出することによって、熱間押出加工時のビレットの押出速度を測定し、その値を押出製品内部温度分布推定装置１０に入力する。

【0035】

図１に示すように、押出製品内部温度分布推定装置１０は、設定部１と、計算部２と、抽出部３と、決定部４とを備える。

【0036】

設定部１は、押出製品の長手方向の温度分布を複数（ｎｐ個）設定する。そして、計算部２は、設定部１によって設定された温度分布ならびに押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報に基づいて、ビレットの押出速度推定値および押出力推定値の時系列データを算出する。

【0037】

なお、押出速度変化目標値および押出力変化目標値は、予め定められた押出開始から押出終了までの押出速度変化および押出力変化の目標値のことであり、時系列データとして表わされる。また、時系列データとは、押出開始から押出終了までの所定時間ごとの一連のデータを意味する。

【0038】

上記の押出速度推定値および押出力推定値の時系列データは、ｎｐ個の温度分布ごとに算出される。すなわち、ｎｐ回の計算が行われ、押出速度推定値の時系列データおよび押出力推定値の時系列データのそれぞれが、ｎｐ個ずつ得られることとなる。

【0039】

押出速度推定値および押出力推定値の時系列データの計算方法については特に制限はなく、例えば、図３に構成を示すようなシミュレーションモデルにより計算することができる。また、シミュレーションには、例えば、ＭａｔｈＷｏｒｋｓ社製ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋを使用することができる。

【0040】

抽出部３は、計算部２によって得られた、ｎｐ個の押出速度推定値およびｎｐ個の押出力推定値の時系列データを、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データと比較する。そして、押出速度推定値および押出力推定値の最適な時系列データを選択し、それに対応する１つの温度分布を抽出する。

【0041】

なお、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データとしては、上述のメイン圧力検出器２７０、ピアサ圧力検出器２７５および速度検出器２８０から入力されるデータを用いることができる。

【0042】

押出速度推定値および押出力推定値の最適な時系列データを選択する方法については、特に制限はない。例えば、実測値と推定値とで、押出速度の最大値および押出力の最大値、ならびにそれらの最大値に対応する時間から選択される１種以上の指標について比較を行い、平均２乗誤差が最小となる押出速度推定値および押出力推定値の時系列データを選択することができる。上記の指標のうち複数を採用する場合においては、重要な指標に適宜重み付けして比較を行ってもよい。

【0043】

決定部４は、抽出部３によって抽出された１つの温度分布を、押出製品の長手方向における内部の温度分布に決定する。

【0044】

設定部１は、温度分布の設定を複数回（ｋ_ｍａｘ回）行うことが好ましい。この際には、抽出部３によって抽出された１つの温度分布に基づいて、２回目以降の温度分布の設定を行うことが好ましい。これにより、推定精度が向上し、より真値に近い推定値を得ることが可能になる。

【0045】

また、温度分布の設定をｋ_ｍａｘ回行う場合においては、２回目以降の温度分布の設定は、粒子群最適化手法（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｗａｒｍ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ：ＰＳＯ）を用いて行うことが好ましい。ＰＳＯとは、多目的最適化手法の１つである。

【0046】

なお、１回目の温度分布の設定は任意の方法で行えばよく、例えば、乱数を採用すればよい。

【0047】

図４は、本発明の一実施形態に係るビレット加熱制御装置の概略構成を示す図である。図４に示すように、ビレット加熱制御装置１００は、押出製品内部温度分布推定装置１０と、温度制御部２０とを備える。

【0048】

また、図５は、ビレット加熱制御装置１００を備えた押出機３００の概略構成を示す図である。押出機３００の構成は、図２に示す押出機２００の構成と同様であるが、ビレットヒータ２４５をさらに備えている。ビレットヒータ２４５は、温度制御部２０からの指示に応じてビレットの加熱温度を調整する。ビレットヒータ２４５は、ビレット長手方向の加熱温度を調節するいわゆる「傾斜加熱」が可能な機能を有することが好ましい。

【0049】

温度制御部２０は、押出製品内部温度分布推定装置１０が推定した押出製品の温度分布、ならびに上述の押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報を用いて算出される、押出速度推定値および押出力推定値の時系列データに基づき、ビレットの加熱温度の制御を行う。

【0050】

具体的には、押出速度推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を下げ、押出力推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を上げる制御を行う。

【0051】

次に、本発明の一実施形態に係る押出製品内部温度分布推定方法を、図６を用いて説明する。図６は、本発明の一実施形態に係る押出製品内部温度分布推定方法を示すフロー図である。なお、以降の説明においては、ＰＳＯを採用する場合を例に挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0052】

図６に示すように、設定部１が乱数にて、ｎｐ個の温度分布ｘ_ｉ（ｉ＝１〜ｎｐ）を設定する（ステップＡ１）。温度分布ｘ_ｉを設定するに際しては、押出製品の先端からの距離に応じた温度を１つの粒子がもつ座標として定義する。

【0053】

次に、計算部２は、設定部１によって設定されたｋ回目の温度分布ｘ_ｉ^ｋならびに押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報に基づいて、ｎｐ回のシミュレーションにより、ｎｐ個のビレットの押出速度推定値および押出力推定値の時系列データを算出する（ステップＡ２）。

【0054】

次に、抽出部３は、ｎｐ個の押出速度推定値およびｎｐ個の押出力推定値の時系列データと、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データとを、評価関数ｆ（ｘ_ｉ^ｋ）を用いて比較する（ステップＡ３）。評価関数ｆ（ｘ_ｉ^ｋ）としては、実測値と推定値との、押出速度の最大値および押出力の最大値、ならびにそれらの最大値に対応する時間から選択される１種以上の平均２乗誤差を用いることができる。

【0055】

次に、抽出部３は、ｎｐ回のシミュレーション結果のうち、評価関数ｆ（ｘ_ｉ^ｋ）が最小となった粒子の座標から、個の最適点ｘ_ｉ^{ｂｅｓｔ，ｋ}および群の最適点ｘ_{ｓｗａｒｍ}^{ｂｅｓｔ，ｋ}を抽出する（ステップＡ４）。

【0056】

温度分布の設定がｋ_ｍａｘ回目以下である場合（ステップＡ５でＮｏの場合）、設定部は抽出された個の最適点ｘ_ｉ^{ｂｅｓｔ，ｋ}および群の最適点ｘ_{ｓｗａｒｍ}^{ｂｅｓｔ，ｋ}に近づくようにｎｐ個の温度分布を更新し（ステップＡ６）、再度、ｎｐ個のビレットの押出速度推定値および押出力推定値の時系列データを算出する（ステップＡ２）。

【0057】

温度分布の設定がｋ_ｍａｘ回目を超える場合（ステップＡ５でＹｅｓの場合）、決定部４は、温度分布を決定する（ステップＡ７）。このとき、ｋ_ｍａｘ回目の群の最適点を温度分布として採用する。

【0058】

次に、本発明の一実施形態に係るビレット加熱制御方法を、図７を用いて説明する。図７は、本発明の一実施形態に係るビレット加熱制御方法を示すフロー図である。

【0059】

図７に示すように、押出製品内部温度分布推定装置１０は、推定された押出製品の温度分布ならびに押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報を用いて押出速度推定値および押出力推定値の時系列データを算出する（ステップＢ１）。

【0060】

次に、温度制御部２０は、押出速度推定値の最大値ＯＳ_ｓｉｍおよび押出力推定値の最大値Ｐｔｐ_ｓｉｍを求める（ステップＢ２）。

【0061】

そして、温度制御部２０は、押出速度推定値の最大値ＯＳ_ｓｉｍが、予め設定される値ＯＳ_ｍａｘを超える場合（ステップＢ３でＮｏの場合）には、ビレットの加熱温度を下げる制御を行う（ステップＢ４）。また、押出力推定値の最大値Ｐｔｐ_ｓｉｍが、予め設定される値Ｐｔｐ_ｍａｘを超える場合（ステップＢ５でＮｏの場合）には、ビレットの加熱温度を上げる制御を行う（ステップＢ６）。

【0062】

押出速度推定値の最大値ＯＳ_ｓｉｍが、予め設定される値ＯＳ_ｍａｘ以下で（ステップＢ３でＹｅｓの場合）、かつ押出力推定値の最大値Ｐｔｐ_ｓｉｍが、予め設定される値Ｐｔｐ_ｍａｘ以下である場合（ステップＢ５でＹｅｓの場合）には、温度制御部２０は加熱温度を維持する（ステップＢ７）。

【0063】

本発明の一実施形態に係るプログラムは、コンピュータに、図６に示すステップＡ１〜Ａ７を実行させるプログラムであればよい。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態における押出製品内部温度分布推定装置１０を実現することができる。この場合、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）は、設定部１、計算部２、抽出部３および決定部４として機能し、処理を行う。

【0064】

また、本発明の他の実施形態に係るプログラムは、コンピュータに、図７に示すステップＢ１〜Ｂ７を実行させるプログラムであればよい。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態におけるビレット加熱制御装置１００を実現することができる。この場合、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）は、押出製品内部温度分布推定装置１０および温度制御部２０として機能し、処理を行う。

【産業上の利用可能性】

【0065】

本発明によれば、熱間押出加工時における押出製品内部の温度分布を高精度で推定することが可能となる。また、推定された押出製品内部の温度分布に基づいて、ビレットの加熱温度を適切に制御することが可能になる。

【符号の説明】

【0066】

１ 設定部
２ 計算部
３ 抽出部
４ 決定部
１０ 押出製品内部温度分布推定装置
２０ 温度制御部
１００ ビレット加熱制御装置
２００ 押出機
２１０ メインシリンダー
２１５ ピアサシリンダー
２２０ メインラム
２２５ ピアサラム
２３０ マンドレル
２４０ コンテナ
２４５ ビレットヒータ
２５０ ダイス
２５５ ダイスホルダー
２６０ メインバルブ
２６５ ピアサバルブ
２７０ メイン圧力検出器
２７５ ピアサ圧力検出器
２８０ 速度検出器
３００ 押出機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】