CN111918758A - 注塑成型机的成型辅助装置 - Google Patents

Abstract

具有：基本数据输入部(Fi)，其输入基本数据(Do)，该基本数据(Do)包含与成型条件相关的成型条件数据(Dm)和与螺杆(3)的形态相关的螺杆数据(Ds)；运算式数据设定部(Fs)，其设定有固相率运算式数据(Dc)，该固相率运算式数据(Dc)根据该基本数据(Do)来运算加热筒(4)内的熔融树脂的固相率(Xc)；运算处理功能部(Fc)，其具有固相率运算处理部(Fcp)，该固相率运算处理部(Fcp)通过基于基本数据(Do)和固相率运算式数据(Dc)的运算处理，求出计量结束时的熔融树脂的估计固相率(Xcs)；以及输出处理功能部(Fd)，其进行将与估计固相率(Xcs)相关的信息显示于显示器(5)的处理。

Description

注塑成型机的成型辅助装置

技术领域

本发明涉及适用于在进行针对注塑成型机的成型辅助时使用的注塑成型机的成型辅助装置，该注塑成型机通过螺杆将已塑化的熔融树脂注射填充到模具中来进行成型。

背景技术

一般而言，注塑成型机通过螺杆将已塑化的熔融树脂注射填充到模具中来进行成型，因此，能否将熔融树脂的熔融状态维持在适当的状态在确保期望的成型质量方面成为重要的因素。特别是在过度进行了塑化的情况下，树脂分解率升高，导致熔融树脂的变质(碳化等)或成为产生无用气体的原因等的不良情况。这样的不良情况与熔融树脂相关的成型条件或滞留时间等密切相关，在成型条件不适合的情况或滞留时间较长的情况下，因过度塑化而产生树脂分解率升高的风险。因此，还提出了用于掌握加热筒内的熔融树脂的状态并进行必要的应对处理的技术。

以往，作为这种技术，已知有专利文献1所公开的注塑成型机和专利文献2所公开的塑化模拟装置。专利文献1所公开的注塑成型机的目的在于更准确地检测缸体内的树脂的滞留时间，更准确地判断防止缸体内树脂变质的动作定时，具体而言，将缸体内的树脂的输送路径分割为区间0～区间N，将升温后的各区间的树脂的滞留时间T(0)～T(N)设定为0，并且每经过1秒则判断从前一测量时起的螺杆转速是否为1以上。然后，如果为1以下，则在各滞留时间T(0)～T(N)上加上l秒，并且在为l以上的转速的情况下，使树脂的滞留时间偏移与转速对应的树脂的移动区间数并设为各区间的滞留时间T(0)～T(N)。另外，在不存在应移动的区间的情况下，设滞留时间为0，在通过注射等排出了树脂的情况下，设螺杆末端的区间的滞留时间T(N)为0，并且按各区间求出滞留时间，当存在超过防止树脂滞留设定时间Tmax的情况时，发出警报而降低温度。

此外，专利文献2所公开的塑化模拟装置使用在螺杆式塑化装置中所使用的材料的树脂物理性质、该塑化装置的运转条件和该塑化装置的构成数据，利用螺杆特性式、质量保存式和能量保存式来进行计算固相率、温度、压力、塑化能力中的至少一个物理量的物理量计算处理，该塑化模拟装置特别设置有分析部，该分析部通过物理量计算处理计算螺杆的旋转状态下的物理量，并且使用计算出的物理量，利用螺杆特性式、质量保存式和能量保存式，由此计算螺杆的停止状态下的物理量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-022260号公报

专利文献2：日本特开2015-123668号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，掌握上述现有的熔融树脂的状态并进行必要的应对处理的技术存在以下问题。

第一，塑化异常不仅在过度塑化的情况下发生，而且在塑化不充分的情况下也会发生。即，在塑化不充分的情况下，固相率(未熔融聚合物分率)因熔融树脂的塑化不足而升高，导致成型性的下降，进而导致成型质量下降等不良的情况。上述的现有技术主要停留在用于避免过度塑化的技术上，因此从广泛掌握熔融状态并据此进行准确的应对处理的观点出发，很难说是充分的。因此，通过设定相对于熔融状态的适当范围，只要能够确保在该适当范围内，则能够进行期望的成型处理，但是，现有的技术停留在仅掌握一方的所谓偏颇的技术上，因此从进一步提高成型性和成型质量的观点出发，还有进一步改善的余地。

第二，关于塑化是否过度进行，可以通过掌握加热筒内的树脂的滞留时间等来比较容易地掌握，但不一定能够容易地掌握熔融树脂的塑化不足。因此，以往，没有实现准确(定量)地掌握熔融树脂的熔融状态的技术，实际情况是操作者专门目视成型品并依赖基于此的判断，需要能够准确(定量)地掌握熔融树脂的塑化不足并采取适当的对策的新的成型辅助装置。

本发明的目的在于提供一种解决了这种背景技术中存在的课题的注塑成型机的成型辅助装置。

用于解决课题的手段

本发明为了解决上述的课题，在构成针对注塑成型机M进行成型辅助的注塑成型机的成型辅助装置1时，该射成型机M通过螺杆3将已塑化的熔融树脂注射填充到模具2中来进行成型，该注塑成型机的成型辅助装置1的特征在于，具有：基本数据输入部Fi，其输入至少包含与成型条件相关的成型条件数据Dm和与螺杆3的形态相关的螺杆数据Ds的基本数据Do；运算式数据设定部Fs，其设定有固相率运算式数据Dc，该固相率运算式数据Dc根据该基本数据Do来运算加热筒4内的熔融树脂的固相率Xc；运算处理功能部Fc，其具有固相率运算处理部Fcp，该固相率运算处理部Fcp通过基于基本数据Do和固相率运算式数据Dc的运算处理，求出计量结束时的熔融树脂的估计固相率Xcs；以及输出处理功能部Fd，其进行将与估计固相率Xcs相关的信息显示于显示器5的处理。

在该情况下，根据本发明的优选方式，在成型条件数据Dm中能够包含与所使用的树脂材料的种类相关的数据，并且在螺杆数据Ds中能够包含与螺杆表面3f的材质的种类相关的数据。另一方面，在运算式数据设定部Fs中能够设定分解率运算式数据Dr，该分解率运算式数据Dr根据基本数据Do来求出成型时的螺杆表面3f的树脂分解率Xr。此外，在运算处理功能部Fc中能够设置通过基于基本数据Do和分解率运算式数据Dr的运算处理来求出估计树脂分解率Xrs的分解率运算处理部Fcr，并且能够设置判定处理部Fcj，该判定处理部Fcj对估计固相率Xcs和/或估计树脂分解率Xrs的程度进行判定处理，并输出与该判定处理的结果对应的辅助消息数据Dh。另一方面，在输出处理功能部Fd中能够设置将基于从判定处理部Fcj输出的辅助消息数据Dh的辅助消息mr、m1、m2……显示在显示器5的消息显示部5d上的功能，在该辅助消息mr、m1、m2……中能够包含表示判定处理的结果的判定消息mrj、m1j、m2j……和用于与该判定消息mrj、m1j、m2j……对应地采取对策的对策消息m1p、m2p……。另一方面，在运算式数据设定部Fs中能够设定上升温度运算式数据Dw，该上升温度运算式数据Dw根据在基于树脂分解率运算式数据Dr的运算处理中使用的与剪切发热量E相关的数据来求出估计上升温度ΔT，并且能够在运算处理功能部Fc中设置上升温度运算处理部Fct，该上升温度运算处理部Fct通过基于上升温度运算式数据Dw的运算处理，求出估计上升温度ΔT，此外，能够在输出处理功能部Fd中设置上升温度显示部10，该上升温度显示部10将由上升温度运算处理部Fct求出的估计上升温度ΔT显示在显示器5上。

发明效果

根据这样的本发明的注塑成型机的成型辅助装置1，起到如下的显著效果。

(1)在掌握熔融树脂的塑化不足等熔融状态时，能够消除操作员目视成型品并依赖基于此的判断的现有方法的不良情况，因此能够准确(定量)地掌握熔融树脂的塑化不足并采取适当的对策。即，无需要求经验等的人为判断，即使是经验少的初学操作员也能够提高成型品的成品率和成型质量等，能够进行更优选的成型(生产)。

(2)根据优选方式，如果在成型条件数据Dm中包含与所使用的树脂材料的种类相关的数据，则能够将每种树脂材料的物理性质(熔融特性等)反映到估计固相率Xcs的运算中，因此能够得到更准确(精确)的估计固相率Xcs。

(3)根据优选方式，如果在螺杆数据Ds中包含与螺杆表面3f的材质的种类相关的数据，则能够将因螺杆表面3f的金属材质对熔融树脂的催化效果或粘接难易度而产生的劣化主要原因反映到估计树脂分解率Xrs的运算中，因此能够得到更准确(精确)的估计树脂分解率Xrs。

(4)根据优选方式，如果在运算式数据设定部Fs中设定根据基本数据Do来求出成型时的螺杆表面3f的树脂分解率Xr的分解率运算式数据Dr，则也能够将用于固相率运算式数据Dc的运算处理的基本数据Do用于分解率运算式数据Dr的运算处理等，能够容易地求出估计树脂分解率Xrs。

(5)根据优选方式，如果在运算处理功能部Fc中设置通过基于基本数据Do和分解率运算式数据Dr的运算处理来求出估计树脂分解率Xrs的分解率运算处理部Fcr，则能够通过运算处理容易地得到估计树脂分解率Xrs，因此能够通过估计树脂分解率Xrs准确地掌握熔融树脂的劣化状态。因此，除了基于估计固相率Xcs的熔融状态的一侧(塑化不足侧)的界限点以外还能够通过基于估计树脂分解率Xrs的熔融状态的另一侧(塑化过度侧)的界限点这双方来设定熔融状态的适当范围，能够进一步提高成型性和成型质量。

(6)根据优选方式，如果在运算处理功能部Fc中设置判定处理部Fcj，该判定处理部Fcj对估计固相率Xcs和/或估计树脂分解率Xrs的程度进行判定处理，输出与该判定处理的结果对应的辅助消息数据Dh，并且，在输出处理功能部Fd中设置将基于从判定处理部Fcj输出的辅助消息数据Dh的辅助消息mr、m1、m2……显示在显示器5的消息显示部5d上的功能，则操作者能够通过视觉手段容易地掌握难以判断的熔融树脂的熔融状态，并且能够迅速地进行必要的应对处理。

(7)根据优选方式，如果在辅助消息mr、m1、m2……中包含表示判定处理的结果的判定消息mrj、m1j、m2j……和用于与该判定消息m1j、m2j……对应地采取对策的对策消息m1p、m2p……，则即使是经验少的初学操作人员，也能够容易且可靠地确认熔融树脂的熔融状态是否适当，并且能够迅速地采取成型条件的设定变更等必要的对策，能够实现成型品生产的高效化和效率化。

(8)根据优选方式，如果在运算式数据设定部Fs中设定上升温度运算式数据Dw，该上升温度运算式数据Dw根据在基于树脂分解率运算式数据Dr的运算处理中使用的与剪切发热量E相关的数据来求出估计上升温度ΔT，则也能够将在基于树脂分解率运算式数据Dr的运算处理中使用的与剪切发热量E相关的数据用于上升温度运算式数据Dw的运算处理，因此能够容易地求出估计上升温度ΔT。

(9)根据优选方式，如果在运算处理功能部Fc中设置上升温度运算处理部Fct，该上升温度运算处理部Fct通过基于上升温度运算式数据Dw的运算处理来求出估计上升温度ΔT，并且在输出处理功能部Fd中设置上升温度显示部10，该上升温度显示部10将由上升温度运算处理部Fct求出的估计上升温度ΔT显示在显示器5上，则除了与估计固相率Xcs和/或估计树脂分解率Xrs相关的信息之外，也能够通过目视一起确认与估计上升温度ΔT相关的信息，因此能够更准确地掌握树脂的熔融状态。

附图说明

图1是具有本发明的最佳实施方式的成型辅助装置的注塑成型机的系统框图。

图2是用于说明该成型辅助装置所具有的固相率运算处理部的运算功能的螺杆的原理图。

图3是用于说明该成型辅助装置所具有的固相率运算处理部的运算功能的固相率相对于螺杆的位置的变化特性图。

图4是作为由该成型辅助装置所具有的树脂分解率运算处理部运算的树脂分解率的基础的树脂的劣化原理说明图。

图5是按种类示出作为该树脂分解率的基础的树脂相对于金属的粘接难易度的一览表。

图6是按种类示出作为该树脂分解率的基础的树脂相对于金属的分解难易度的一览表。

图7是该成型辅助装置所具有的判定处理部的功能说明图。

图8a是示出由该成型辅助装置所具有的输出处理功能部显示的判定消息的一例的显示画面图。

图8b是示出由该成型辅助装置所具有的输出处理功能部显示的判定消息的一例的其他的显示画面图。

图8c是示出由该成型辅助装置所具有的输出处理功能部显示的判定消息的一例的其他的显示画面图。

图8d是示出由该成型辅助装置所具有的输出处理功能部显示的判定消息的一例的其他的显示画面图。

图9是示出本发明的最佳实施方式的注塑成型机的成型辅助方法的处理过程的流程图。

图10是该成型辅助装置的变更例的系统框图。

图11是示出该成型辅助装置的变更例中的估计上升温度与实测上升温度的关系的相关特性图。

图12是该成型辅助装置的变更例中的上升温度显示部的显示画面图。

标号说明

1：成型辅助装置；2：模具；3：螺杆；3f：螺杆表面；4：加热筒；5：显示器；5d：消息显示部；10：上升温度显示部；M：注塑成型机；Do：基本数据；Dm：成型条件数据；Ds：螺杆数据；Dc：固相率运算式数据；Dr：分解率运算式数据；Dw：上升温度运算式数据；Dh：辅助消息数据；Fi：基本数据输入部；Fs：运算式数据设定部；Fc：运算处理功能部；Fcp：固相率运算处理部；Fcr：分解率运算处理部；Fcj：判定处理部；Fct：上升温度运算处理部；Fd：输出处理功能部；Xc：固相率；Xcs：估计固相率；Xr：树脂分解率；Xrs：估计树脂分解率；mr：辅助消息；m1：辅助消息；m2……：辅助消息；mrj：判定消息；m1j：判定消息；m2j……：判定消息；m1p……：对策消息；m2p……：对策消息；E：与剪切发热量相关的数据；ΔT：估计上升温度。

具体实施方式

接下来，列举本发明的优选实施方式，基于附图详细地进行说明。

首先，为了容易理解本实施方式的成型辅助装置1，参照图1对能够利用该成型辅助装置1的注塑成型机M的概要进行说明。

图1示出注塑成型机M特别是省略了合模装置的注塑装置Mi。在注塑装置Mi中，4是加热筒，在该加热筒4的前端部经由头部4h来安装固定喷嘴4n，并且，在加热筒4的后端上部具有漏斗8。喷嘴4n具有向以假想线表示的模具2注射加热筒4的内部的已熔融的树脂的功能，并且，漏斗8具有向加热筒4的内部供给树脂材料(树脂颗粒)的功能。

此外，在加热筒4的内部转动自如以及进退自如地装填有螺杆3。在该螺杆3的表面上形成有螺旋状的螺棱部3mp，并且，考虑耐久性等而对螺杆表面3f实施了基于规定的表面材料(金属)的涂敷处理。该螺杆3从前侧到后侧具有计量区域Zm、压缩区域Zc、进料区域Zf。另一方面，螺杆3的后端部与螺杆驱动部9相结合。螺杆驱动部9具有使螺杆3旋转的螺杆旋转机构9r和使螺杆3前进以及后退的螺杆进退机构9m。另外，螺杆旋转机构9r和螺杆进退机构9m的驱动方式可以是使用液压回路的液压方式，也可以是使用电动马达的电气方式，该驱动方式哪种都可以。

并且，加热筒4从前侧到后侧具有加热筒前部4f、加热筒中部4m和加热筒后部4r，在各部4f、4m、4r的外周面分别附设有前部加热部11f、中部加热部11m和后部加热部11r。同样，在头部4h的外周面附设有头加热部11h，并且，在喷嘴4n的外周面附设有喷嘴加热部11n。这些各加热部11f、11m、11r、11h、11n可由带式加热器等构成。

另一方面，21表示负责注塑成型机M的整体控制的成型机控制器。成型机控制器21具有控制器主体22，该控制器主体22内置有CPU和附属的内部存储器21m等硬件，具有计算机功能。此外，在控制器主体22的连接端口上连接显示器5并且连接驱动器24，该显示器5附属于该控制器主体22，该驱动器24使各种致动器进行驱动(动作)。在该情况下，显示器5能够进行必要的信息显示，并且具有触摸面板5t，能够使用该触摸面板5t进行输入、设定、选择等各种操作。并且，在驱动器24上连接有上述的螺杆旋转机构9r和螺杆进退机构9m，并且，连接有各加热部11f、11m、11r、11h、11n。由此，控制器主体22能够经由驱动器24对螺杆旋转机构9r和螺杆进退机构9m进行驱动控制，并且，能够对各加热部11f、11m、11r、11h、11n进行通电控制。

因此，成型机控制器21包含HMI(人机接口)控制系统和PLC(可编程逻辑控制器)控制系统，在内部存储器21m中存储有PLC程序和HMI程序。另外，PLC程序是用于实现注塑成型机M中的各种工序的序列动作或注塑成型机M的监视等的软件，HMI程序是用于实现注塑成型机M的动作参数的设定和显示、注塑成型机M的动作监视数据的显示等的软件。

接着，参照图1～图7和图8a～图8d对能够用于这样的注塑成型机M的本实施方式的成型辅助装置1的结构进行说明。

本实施方式的成型辅助装置1利用构成上述成型机控制器21的控制器主体22和显示器5而构成。因此，在控制器主体22的内部存储器21m中存储有基于使成型辅助装置1发挥功能的应用程序的辅助程序Ps。

如图1所示，成型辅助装置1具有基本数据输入部Fi，该基本数据输入部Fi用于输入基本数据Do，该基本数据Do至少包含与成型条件相关的成型条件数据Dm和与螺杆3的形态相关的螺杆数据Ds。该基本数据输入部Fi可以使用附设于显示器5的触摸面板5t。在该情况下，由于在显示器5上显示有省略了图示的输入画面，因此能够经由触摸面板5t进行必要的数值的输入或选择等。另外，在显示器5上显示有后述的消息显示部5d，通过该消息显示部5d显示了辅助消息mr、m1、m2、m3。

在成型条件数据Dm中包含与用于注塑成型机M成型的成型条件相关的各种数据，具体而言，包含熔体流动速率、螺杆转速、计量时间、背压、计量位置、前部温度、中部温度、后部1温度、后部2温度、循环时间等与各种物理量相关的基本数据、以及与所使用的树脂材料的种类相关的数据等的与成型条件相关的多种数据。另外，在与树脂材料的种类相关的数据中包含熔融特性等的针对每种树脂材料的各种物理性质。这样，如果在成型条件数据Dm中包含与所使用的树脂材料的种类相关的数据，则能够将每种树脂材料的物理性质(熔融特性等)反映到后述的估计固相率Xcs的运算中，因此能够得到更准确(精确)的估计固相率Xcs。

在螺杆数据Ds中包含与螺杆3的形态相关的各种数据，具体而言，包含螺杆外径、螺杆螺纹宽度、固体与螺杆的摩擦系数、螺杆槽深度、螺杆宽度方向长度、螺杆导程、螺纹系数、螺杆螺纹的螺旋角、螺距数等与各种维度相关的数据、以及与螺杆表面3f的材质的种类相关的数据等的与螺杆相关的多种数据。这样，如果在螺杆数据Ds中包含与螺杆表面3f的材质的种类相关的数据，则能够将因螺杆表面3f的金属材质对熔融树脂的催化效果或粘接难易度而产生的劣化主要原因反映到估计树脂分解率Xrs的运算中，因此能够得到更准确(精确)的估计树脂分解率Xrs。

此外，成型辅助装置1具有使用了内部存储器21m的运算式数据设定部Fs，在该运算式数据设定部Fs中设定有固相率运算式数据Dc和分解率运算式数据Dr。固相率运算式数据Dc是与用于根据上述的基本数据Do来运算加热筒4内的熔融树脂的固相率Xc的运算式相关的数据，分解率运算式数据Dr是与用于根据上述基本数据Do来运算成型时的螺杆表面3f的树脂分解率Xr的运算式相关的数据。这样，如果除了固相率运算式数据Dc之外还设定分解率运算式数据Dr，则也能够将用于固相率运算式数据Dc的运算处理中的基本数据Do用于分解率运算式数据Dr的运算处理等，能够容易地求出估计树脂分解率Xrs。

接着，对用于求出成为固相率运算式数据Dc的基础的固相率Xc的固相率运算式进行说明。

图2示出用于说明固相率Xc的运算功能的螺杆3的原理图。在图2中，3表示螺杆，4表示加热筒，并且，31表示螺杆槽底，32表示螺杆螺纹，33表示熔膜，34表示实心底座，35表示熔池。另外，Cx表示当前位置的固体的宽度，Cw表示从螺距宽度中减去螺纹宽度所得的长度。

[式101]表示在本实施方式中使用的固相率运算式的一例。

固相率Xc＝Cx/Cw

＝(Cx′/Cw)·(1-ka·Φi)……[式101]

其中，Φi＝f(Tr，Tc)·Φe

如[式101]所示，固相率Xc基本上可以通过Cx/Cw求出。另外，在[式101]中，Cx'表示1螺距前的固体的宽度，ka表示调整系数，Φi表示注射的熔融速度，Φe表示挤出的熔融速度，Tr表示计量时间，Tc表示循环时间。

一般而言，在如挤出成型机那样具有连续运转的加热筒的熔融机构中，作为预测塑化状态的理论式，广泛利用了1978年由Tadmor提出的公知的模型式。

另一方面，在注塑成型机M中，由于进行间歇运转(注射→计量→待机)，因此包含与挤出成型机的情况不同的注射位置或螺杆停止时间等注射条件。因此，无法将公知的模型式直接应用于注塑成型机M。因此，关于本实施方式中使用的固相率运算式，将能够适用于挤出成型机的模型式变换为能够适用于注塑成型机M的模型式，即，将能够适用于挤出成型机的模型式如[式101]所示的f(Tr，Tc)·Φe那样将包含计量时间Tr和循环时间Tc的函数式乘以树脂材料熔融的速度Φe(表示熔融速度的量，单位为无量纲)而得到的Φi应用于固相率运算式。

由此，如果使用[式101]所示的运算式，则能够将适用于挤出成型机的模型式变换为能够适用于注塑成型机M的模型式，能够作为表示收纳有螺杆3的加热筒4内的熔融树脂中的熔融比例(熔融程度)的固相率Xc而求出。因此，通过该固相率运算式得到的固相率Xc可以用作根据所输入的基本数据Do而得到的估计出的固相率Xc即估计固相率Xcs。

并且，在对该估计固相率Xcs进行与实测实际上得到的熔融树脂所得到的固相率是否一致的验证并且进行调整之后，将大致一致的固相率运算式设定为本实施方式中的固相率运算式数据Dc。

另外，[式101]中的(1-ka·Φi)的项表示越接近0即速度Φi越快，固相率Xc越接近0，加热筒4内的熔融树脂被完全地熔融。在实施方式中，进一步根据固相率Xc计算残留有多少未熔融的固体，考察出与成型时的树脂温度的波动方式的相关性。熔膜33的厚度一般用于剪切发热的计算，但实测值与计算值较大地偏离，因此在本实施方式中，指定完全熔融时的固相率(调整值)，分离为固相和液相并计算仅液相产生剪切发热的值。其结果，确认出与实测值大致一致。

图3示出了由固相率运算式得到的固相率Xc相对于螺杆3的位置的变化。图3的横轴表示螺距编号，数字越大，越接近喷嘴侧。此外，纵轴表示固相率Xc，固相率Xc越接近0，越接近完全熔融状态，固相率Xc为0时成为完全熔融状态。在图3中，将Xcs所示的位置处的固相率Xc看作计量结束时的熔融树脂的估计固相率Xcs。

估计固相率Xcs在实际应用上不必一定为0。该判断基准优选选定为“0.06”，该数值通过实验的结果进行了确认。由此，在估计固相率Xcs为“Xcs≤0.06”的情况下，能够判断为处于良好的熔融状态，并且在“Xcs>0.06”的情况下，能够判断为熔融不充分(塑化不足)。这样，估计固相率Xcs的大小成为表示熔融树脂的塑化不足等熔融状态的指标。另外，估计固相率Xcs表示熔融树脂的熔融水平，因此也可以使用未熔融聚合物分率。

接着，对用于求出成为分解率运算式数据Dr的基础的树脂分解率Xr的分解率运算式进行说明。

[式102]表示在本实施方式中使用的分解率运算式的一例。

树脂分解率Xr＝E·Wa·kb……[式102]

其中，E＝f(W、L、σ、γ、ζ)

Wa∝f(Φm，Φc，Qs)

[式102]基本上以Tadmor的模型式为基础，成为求出注塑成型机M中的树脂分解率Xr的运算式。在[式102]中，E是根据Tadmor的模型式计算出的剪切发热量[MJ]，是对从完全熔融位置到螺杆3的前端的剪切发热量进行累计而得到的总剪切发热量。Wa表示熔融树脂与金属的粘接功〔MJ/m²〕，kb表示考虑了金属的催化效果的调整系数。

此外，在计算剪切发热量E时，W表示从螺距宽度中减去螺纹宽度所得的长度，L表示螺杆螺旋长度，σ表示剪切应力，γ表示剪切速度，ζ表示无量纲深度，并且，在计算粘接功Wa时，Φm表示母材金属的功函数，Φc表示涂敷在母材金属上的金属的功函数，Qs表示附着在最表面金属上的氧量。另外，氧量Qs能够通过X射线分析装置(EDX装置)来测量。该粘接功Wa表示熔融树脂与金属的粘接难易度，图5中按种类示出了熔融树脂相对于螺杆表面3f的金属的粘接难易度。

此外，金属的催化效果(氧化诱导时间)成为熔融树脂的劣化主要原因，因此该催化效果被反映到系数kb中。一般而言，已知有在对聚合物(树脂)进行了加热的情况下，通过提取氢而成为聚合物自由基活性物质。在采用聚合物自由基活性物质的情况下，在该状态下不会导致聚合物的分子量下降，但是，在与金属发生了接触的情况下，通过产生催化作用，与空气中的氧和自由基结合而产生促进溶解树脂的分解的现象。图4的(a)～(c)示意性示出该现象。图4的(a)示出高分子(聚合物)45因热而活化(热分解)的状态。当在该状态下被金属成分进行催化活化时，如图4的(b)所示，产生氧46与已活化的聚合物45结合的氧化现象。然后，在进一步进行的情况下，如图4的(c)所示，产生因聚合物45的氧化分解而发生低分子化的现象。图6中按种类示出了熔融树脂相对于螺杆表面3f的金属的分解难易度。

在基于[式102]的分解率运算式的树脂分解率Xr的运算结果中，考虑了熔融树脂的滞留时间、粘接功、氧化诱导时间、螺杆形状等，因此通过该分解率运算式得到的树脂分解率Xr可以用作根据所输入的基本数据Do得到的估计出的树脂分解率Xr即估计树脂分解率Xrs。如果设定这样的分解率运算式数据Dr，则也能够将在上述的固相率运算式数据Dc的运算处理中使用的基本数据Do用于分解率运算式数据Dr的运算处理等，能够容易地求出估计树脂分解率Xrs。

此外，通过实验(实证)的结果确认出，只要估计树脂分解率Xrs能够维持0.00，就不会发生劣化。因此，在大于0.00的值的情况下，能够掌握熔融树脂处于劣化状态(包含转移到劣化状态的风险较高的情况)。即，在估计树脂分解率Xrs为“Xrs＝0.00”的情况下，能够判断为处于没有劣化的良好的熔融状态，并且，在“Xrs>0.00”的情况下，能够判断为劣化状态或转移到劣化状态的风险较高。这样，估计树脂分解率Xrs的大小可以用作表示因过度进行塑化而产生的熔融树脂的劣化状态的指标。

另一方面，成型辅助装置1具有图1所示的运算处理功能部Fc，该运算处理功能部Fc利用上述固相率运算式数据Dc和分解率运算式数据Dr来进行运算处理。

该运算处理功能部Fc具有固相率运算处理部Fcp，该固相率运算处理部Fcp用于通过基于基本数据Do和固相率运算式数据Dc的运算处理来求出计量结束时的熔融树脂的固相率Xc即估计固相率Xcs，并且该运算处理功能部Fc进一步具有分解率运算处理部Fcr，该分解率运算处理部Fcr通过基于基本数据Do和分解率运算式数据Dr的运算处理来求出熔融树脂的树脂分解率Xr即估计树脂分解率Xrs。

这样，如果除了固相率运算处理部Fcp之外还设置分解率运算处理部Fcr，则能够通过运算处理容易地得到估计树脂分解率Xrs，因此能够通过所得到的估计树脂分解率Xrs准确地掌握熔融树脂的劣化状态。因此，除了基于估计固相率Xcs的熔融状态的一侧(塑化不足侧)的界限点以外，还能够通过基于估计树脂分解率Xrs的熔融状态的另一侧(塑化过度侧)的界限点这双方来设定熔融状态的适当范围，能够进一步提高成型性和成型质量。

此外，运算处理功能部Fc具有判定处理部Fcj，该判定处理部Fcj对估计固相率Xcs和/或估计树脂分解率Xrs的程度进行判定处理，输出与该判定处理的结果对应的辅助消息数据Dh。

图7示出了用于判定处理的判定基准。在图7中，判定结果“01”为“Xcs≦0.06”并且“Xrs＝0.00”的情况。在该情况下，熔融状态处于充分的状态且也不处于劣化状态，因此能够判断为处于良好的成型环境。判定结果“02”为“Xcs≦0.06”并且“Xrs>0.00”的情况。在该情况下，虽然熔融状态处于充分状态，但能够判断为有可能成为劣化状态。判定结果“03”为“Xcs>0.06”并且“Xrs＝0.00”的情况。在该情况下，有可能产生塑化不足，但能够判断为不会成为劣化状态。判定结果“04”为“Xcs>0.06”并且“Xrs>0.00”的情况。在该情况下，能够判定为有可能产生塑化不足，同时有可能成为劣化状态。

此外，判定处理部Fcj具有输出与判定结果“01”～“04”对应的辅助消息数据Dh的功能。具体而言，在判定结果为“01”的情况下，输出辅助消息mr，在判定结果为“02”的情况下，输出辅助消息m1，在判定结果为“03”的情况下，输出辅助消息m2，在判定结果为“04”的情况下，输出辅助消息m3。

并且，如图1所示，成型辅助装置1具有输出处理功能部Fd。该输出处理功能部Fd是所谓用于利用判定结果的输出的处理功能，在本实施方式中，例示了将上述辅助消息mr、m1、m2……显示在显示器5上的显示功能。另外，作为利用判定结果的其他处理功能，虽然省略了图示，但也可以应用于自动校正处理，在该自动校正处理中，将与估计固相率Xcs相关的数据或与估计树脂分解率Xrs相关的数据用作与对策消息m1p、m2p……对应的校正数据，自动地校正对应的成型条件。

在本实施方式所示的输出处理功能部Fd所具有的显示功能中，能够设置两个显示功能。

关于基本的第一显示功能，能够设置将与估计固相率Xcs相关的信息显示在显示器5上进行处理的功能。如上所述，估计固相率Xcs成为表示熔融树脂的熔融状态的指标，虽然省略图示，但例如能够通过柱状图等以图形的方式显示固相率Xc的数值显示或固相率Xc的大小。

由此，在掌握熔融树脂的塑化不足等熔融状态时，能够消除操作员目视成型品并依赖基于此的判断的现有方法的不良情况，因此能够准确(定量)地掌握熔融树脂的塑化不足并采取适当的对策。即，无需要求经验等的人为判断，即使是经验少的初学操作员也能够提高成型品的成品率和成型质量等，能够进行更优选的成型(生产)。

在该情况下，除了与估计固相率Xcs相关的信息之外，优选还一起显示与估计树脂分解率Xr相关的信息，该估计树脂分解率Xr成为表示熔融树脂的劣化状态的指标。在该情况下，也可以通过柱状图等以图形的方式显示估计树脂分解率Xrs的数值显示或估计树脂分解率Xrs的大小。

此外，第二显示功能是将基于从上述判定处理部Fcj输出的辅助消息数据Dh的辅助消息mr、m1、m2、m3显示在显示器5的消息显示部5d上的功能。

在该辅助消息mr、m1、m2、m3中包含表示判定处理的结果的判定消息mrj、m1j、m2j、m3j以及用于与该判定消息m1j、m2j、m3j对应地采取对策的对策消息m1p、m2p、m3p。因此，在内部存储器21m中存储有与辅助消息mr、m1、m2、m3对应的辅助消息数据Dh。

图8a～图8d示出了消息显示部5d中的辅助消息mr、m1、m2……的一例。在例示的情况下，根据需要，在上段显示表示判定处理的结果的判定消息m1j、m2j……，在下段显示用于与该判定消息m1j、m2j……对应地采取对策的对策消息m1p、m2p……。

具体而言，在辅助消息mr的情况下，如图8a所示，例如，显示有“是适当范围”的字符作为判定消息mrj。在例示的情况下，虽然未显示有对策消息，但根据需要，即使在适当范围内，也能够显示必要的对策消息，即用于通过变更来进一步改善的消息等。此外，在辅助消息m1的情况下，如图8b所示，例如显示“树脂有可能产生碳化”的字符来作为判定消息m1j，例如显示“请降低Ts、Pr、Rm或缩短Ct”(Ts：加热用的设定温度，Pr：背压，Rm：转速，Ct：循环时间)来作为对策消息m1p。同样，在辅助消息m2的情况下，如图8c所示，例如显示“有可能产生未熔融树脂”的字符来作为判定消息m2j，例如显示“请提高Ts、Pr、Rm或延长Ct”的字符来作为对策消息m2p。并且，在辅助消息m3的情况下，如图8d所示，例如显示“请检查成型条件”来作为对策消息m3p，催促针对成型条件的所谓全面的重新设定。在例示的情况下，判定消息不单独显示，但判定消息实质上包含在对策消息m3p中。

这样，如果在运算处理功能部Fc中设置判定处理部Fcj，该判定处理部Fcj对估计固相率Xcs和/或估计树脂分解率Xrs的程度进行判定处理，输出与该判定处理的结果对应的辅助消息数据Dh，并且，在输出处理功能部Fd中设置将基于从判定处理部Fcj输出的辅助消息数据Dh的辅助消息mr、m1、m2……显示在显示器5的消息显示部5d上的功能，则操作者能够通过视觉手段容易地掌握难以判断的熔融树脂的熔融状态，并且能够迅速地进行必要的应对处理。

特别是，如果在辅助消息mr、m1、m2……中包含表示判定处理的结果的判定消息mrj、m1j、m2j……以及用于与该判定消息m1j、m2j……对应地采取对策的对策消息m1p、m2p……，则即使是经验少的初学操作人员，也能够容易且可靠地确认熔融树脂的熔融状态是否适当，并且能够迅速地采取成型条件的设定变更等必要的对策，能够实现成型品生产的高效化和效率化。

接着，参照各图并参照图9所示的流程图对使用了本实施方式的成型辅助装置1的成型辅助方法进行说明。

成型辅助装置1基本上能够在设定开始生产之前的成型条件时使用。另外，该成型辅助方法通过存储在内部存储器21m中的辅助程序Ps来执行。

首先，操作员依照通常的设定过程，进行注塑成型机M中的成型条件的设定处理(步骤S1)。在该情况下，在成型条件的设定处理中，设定与通常的成型条件相关的信息，即用于使注塑成型机M运转的通常的各种信息(条件)。

另一方面，在成型条件的设定处理结束并利用本实施方式的成型辅助装置1的情况下，如果打开规定的辅助开始键(未图示)，启动成型辅助装置1，则执行辅助程序Ps(步骤S2)。由此，在显示器5上显示有省略了图示的输入画面(步骤S3)。

然后，利用与所显示的输入画面对应的触摸面板5t(基本数据输入部Fi)来输入包含与预先设定的成型条件相关的成型条件数据Dm和与螺杆3的形态相关的螺杆数据Ds的上述基本数据Do(步骤S4)。具体而言，能够通过直接的数值输入或从窗口显示的选择输入来进行。在该情况下，在已经登记了与成型条件或螺杆等相关的数据的情况下，无需该时刻的输入。而且，如果基本数据Do的输入处理结束，则确认是否存在数据的错误输入或输入遗漏等，打开确认键(未图示)(步骤S5)。

由此，在固相率运算处理部Fcp中，进行基于所输入的基本数据Do和固相率运算式数据Dc的运算处理(步骤S6)。通过该运算处理，计算出基于基本数据Do的估计固相率Xcs，因此所得到的估计固相率Xcs至少暂时登记在内部存储器21m内(步骤S7)。此外，在分解率运算处理部Fcr中也进行基于所输入的基本数据Do和分解率运算式数据Dr的运算处理(步骤S8)。通过该运算处理，计算出基于基本数据Do的估计树脂分解率Xrs，因此所得到的估计树脂分解率Xrs至少暂时登记在内部存储器21m内(步骤S9)。

如果得到估计固相率Xcs和估计树脂分解率Xrs，则在判定处理部Fcj中按照图7所示的判定基准，对估计固相率Xcs和估计树脂分解率Xrs的程度进行判定处理(步骤S10)。然后，根据该判定处理的结果，选择与该结果对应的图7所示的辅助消息mr、m1、m2、m3，输出与所选择的辅助消息mr……对应的辅助消息数据Dh(步骤S11)。

另一方面，输出处理功能部Fd在步骤S11中选择根据从判定处理部Fcj输出的辅助消息数据Dh选择出的图8a～图8d所示的辅助消息mr、m1、m2或m3并显示在消息显示部5d上(步骤S12)。

此时，如果在消息显示部5d上显示有适当消息mr以外的辅助消息m1、m2或m3，则按照所显示的辅助消息m1、m2或m3即判定消息m1j……和对策消息m1p……进行成型条件的变更处理(步骤S13、S14)。例如，在显示了辅助消息m2(判定消息m2j、对策消息m2p)之后，按照“有可能产生未熔融树脂”(判定消息m2j)和“请提高Ts、Pr、Rm或者延长Ct”(对策消息m2p)来进行用于增大设定温度Ts、背压Pr和转速Rm中的一个或两个以上的设定变更，并且进行用于延长循环时间Ct的设定变更即可。

在该情况下，要变更的程度能够通过操作员的判断来进行。此时，如上所述，如果使得通过数值显示或图形显示等在视觉上显示估计固相率Xcs和估计树脂分解率Xrs，则操作员能够确认偏离适当范围的程度，因此能够据此判断成型条件的变更程度。

然后，在成型条件的变更处理结束之后，通过打开未图示的重新处理键，进行估计固相率Xcs和估计树脂分解率Xrs的重新运算处理，进行重新判定处理(步骤S15、S6……)。

另一方面，在步骤S12中，如果在消息显示部5d上显示有适当消息mr，则熔融状态处于充分的状态并且也不处于劣化状态，因此能够确认处于良好的成型环境。因此，由于能够转移到下一阶段，因此打开未图示的结束键，结束辅助程序Ps的执行(步骤S13、S16)。即，能够结束成型辅助装置1的使用。

接着，参照图10～图12对本实施方式的成型辅助装置1的变更例进行说明。

固相率Xc和树脂分解率Xr也与树脂的上升温度密切相关。因此，作为与上述的估计固相率Xcs和估计树脂分解率Xrs相关的信息，如果将估计上升温度ΔT作为与树脂的熔融状态相关的信息进行显示，则操作员(用户)能够更准确地掌握该熔融状态。

因此，在构成成型辅助装置1时，如图10所示，在上述的运算式数据设定部Fs中设定有上升温度运算式数据Dw，该上升温度运算式数据Dw根据在基于树脂分解率运算式数据Dr的运算处理中使用的与剪切发热量E相关的数据，求出估计上升温度ΔT，并且，在运算处理功能部Fc中设置有上升温度运算处理部Fct，该上升温度运算处理部Fct通过基于上升温度运算式数据Dw的运算处理，求出估计上升温度ΔT，并且，在输出处理功能部Fd中设置有上升温度显示部10，该上升温度显示部10将由上升温度运算处理部Fct求出的估计上升温度ΔT显示在显示器5上。

[式103]示出作为上升温度运算式数据Dw的基础的上升温度运算式的一例。

估计上升温度ΔT＝E/(Q·Cm)……[式103]

在[式103]中，E[MJ]能够使用求出上述的树脂分解率Xr的[式102]中的剪切发热量E。这样，为了求出估计上升温度ΔT，也能够将在基于上述的树脂分解率运算式数据Dr的运算处理中使用的与剪切发热量E相关的数据用于上升温度运算式数据Dw的运算处理，因此具有能够容易地求出估计上升温度ΔT的优点。此外，Q表示塑化能力，Cm表示熔融比热(树脂比热)。即，为了求出估计上升温度ΔT，能够将从完全熔融位置到螺杆末端的剪切发热量E除以塑化能力Q和树脂比热Cm来求出。另外，熔融树脂不是作为水那样的牛顿流体而是作为糖稀那样的指数侧流体来处理。在图11中通过表示估计上升温度ΔT与实测上升温度的关系的相关特性来示出。该特性是使用ABS树脂作为树脂的特性，估计上升温度ΔT全部低于危险值p＝0.01，能够确认出充分的相关性。

另一方面，图12示出变更例中的上升温度显示部10的显示画面的一例。例示的上升温度显示部10在消息显示部5d的上侧与该消息显示部5d一起显示，并且除了显示该估计上升温度ΔT的运算值的上升温度显示部10之外，还设置有显示估计树脂分解率Xrs的运算值的树脂分解率显示部41和显示估计固相率Xcs的运算值的固相率显示部42。这样，如果在输出处理功能部Fd中设置有将由上升温度运算处理部Fct求出的估计上升温度ΔT显示在显示器5上的上升温度显示部10，则除了与估计固相率Xcs和/或估计树脂分解率Xrs相关的信息之外，也能够通过目视一起确认与估计上升温度ΔT相关的信息，因此具有能够更准确地掌握树脂的熔融状态的优点。另外，在图10～图12中，对与图1～图9相同的部分标记相同的标号，明确该结构，并省略其详细的说明。

以上，对优选实施方式详细地进行了说明，本发明并不限定于这样的实施方式，在细节部分的结构、形状、材料、数量、数值、方法等方面，能够在不脱离本发明的主旨的范围内任意地变更、增加和删除。

例如，作为基本数据Do，例示了成型条件数据Dm和螺杆数据Ds，但可以包含其他数据，也可以是例示的数据的一部分。此外，作为基本数据输入部Fi，例示了显示器5的触摸面板5t，但在传送存储基本数据Do的外部存储器的数据或通过通信单元发送的情况下，还可以将全部数据预先登记在内部存储器21m中并从该全部数据中选择基本数据Do等，将各种输入单元作为基本数据输入部Fi来应用。另一方面，固相率运算式数据Dc和分解率运算式数据Dr是一例，不排除能够求出固相率Xc和树脂分解率Xr的其他运算式数据。此外，辅助消息mr、m1、m2……的数量或内容是一个例子，能够应用其他各种消息。

产业上的可利用性

本发明的成型辅助装置能够用于通过螺杆将已塑化的熔融树脂注射填充到模具中来进行成型的各种注塑成型机。

Claims (11)

1.一种注塑成型机的成型辅助装置，其对注塑成型机进行成型辅助，该注塑成型机通过螺杆将已塑化的熔融树脂注射填充到模具中来进行成型，所述注塑成型机的成型辅助装置的特征在于，具有：

基本数据输入部，其输入基本数据，该基本数据至少包含与成型条件相关的成型条件数据和与螺杆的形态相关的螺杆数据；

运算式数据设定部，其设定有固相率运算式数据，该固相率运算式数据根据该基本数据来运算加热筒内的熔融树脂的固相率；

运算处理功能部，其具有固相率运算处理部，该固相率运算处理部通过基于所述基本数据和所述固相率运算式数据的运算处理，求出计量结束时的熔融树脂的估计固相率；以及

输出处理功能部，其进行将与估计固相率相关的信息显示于显示器的处理。

2.根据权利要求1所述的注塑成型机的成型辅助装置，其特征在于，

在所述成型条件数据中包含与使用的树脂材料的种类相关的数据。

3.根据权利要求1所述的成型条件设定辅助装置，其特征在于，

在所述螺杆数据中包含与螺杆表面的材质的种类相关的数据。

4.根据权利要求3所述的注塑成型机的成型辅助装置，其特征在于，

在所述运算式数据设定部中设定有分解率运算式数据，该分解率运算式数据根据所述基本数据来求出成型时的螺杆表面的树脂分解率。

5.根据权利要求4所述的注塑成型机的成型辅助装置，其特征在于，

所述运算处理功能部具有分解率运算处理部，该分解率运算处理部通过基于所述基本数据和所述分解率运算式数据的运算处理，求出估计树脂分解率。

6.根据权利要求5所述的注塑成型机的成型辅助装置，其特征在于，

所述运算处理功能部具有判定处理部，该判定处理部对所述估计固相率和/或所述估计树脂分解率的程度进行判定处理，输出与该判定处理的结果对应的辅助消息数据。

7.根据权利要求6所述的注塑成型机的成型辅助装置，其特征在于，

所述输出处理功能部具有将基于从所述判定处理部输出的所述辅助消息数据的辅助消息显示于所述显示器的消息显示部的功能。

8.根据权利要求7所述的注塑成型机的成型辅助装置，其特征在于，

在所述辅助消息中包含表示判定处理的结果的判定消息和用于与该判定消息对应地采取对策的对策消息。

9.根据权利要求1所述的注塑成型机的成型辅助装置，其特征在于，

在所述运算式数据设定部中设定有上升温度运算式数据，该上升温度运算式数据根据在基于所述树脂分解率运算式数据的运算处理中使用的与剪切发热量相关的数据来求出估计上升温度。

10.根据权利要求9所述的注塑成型机的成型辅助装置，其特征在于，

所述运算处理功能部具有上升温度运算处理部，该上升温度运算处理部通过基于所述上升温度运算式数据的运算处理，求出估计上升温度。

11.根据权利要求10所述的注塑成型机的成型辅助装置，其特征在于，

所述输出处理功能部具有上升温度显示部，该上升温度显示部将由所述上升温度运算处理部求出的估计上升温度显示于所述显示器。

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