JP2006218870A

JP2006218870A - 射出条件推定方法

Info

Publication number: JP2006218870A
Application number: JP2006106745A
Authority: JP
Inventors: Yoshitoshi Yamagiwa; 佳年山極; Takahito Shioiri; 隆仁塩入; Takashi Terajima; 貴寺島; Hidenori Iwashita; 英紀岩下
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: JP4227624B2

Abstract

【課題】射出機構における充填速度が、高い精度で推定することができる技術を提供することを課題とする。
【解決手段】
【数１４】

左辺のＶｉは推定すべき充填速度、右辺のＢ_００〜Ｂ_４は実験で定めた係数。可塑化樹脂温度Ｔｍ（ｎ）は別の処理で推定可能。したがって、この式によれば、ノズル出口樹脂温度Ｔ(n)と保圧圧力Ｐｈとノズル温度Ｔｎとを仮定することにより、必要な充填速度Ｖｉを推定することができる。
【効果】充填速度を高い精度で推定することができ、従来よりも精度のよい射出条件を設定することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は射出機構における射出条件（充填速度、保圧圧力、ノズル温度）を、計算により推定する技術に関する。

従来、射出機構における可塑化樹脂温度を測定する技術として熱電対を用いるものが知られている（例えば、特許文献１。）。

特開平６−２４６７８６号公報（図１）

図９は特開平６−２４６７８６号公報の図１の再掲図であり、１は加熱シリンダ、２はノズル、４は熱電対、４ｂはピアノ線である。熱電対４で樹脂５、特に可塑化樹脂温度を実測するというものである。

樹脂流路に熱電対４をさらすために、熱電対４が所定の位置からずれる虞があり、それを対策するためにピアノ線４ｂのようなプロテクターが不可欠となる。
さらに、ノズル２には必ず熱電対４を取付けなければならず、その加工費用が嵩む。

すなわち、樹脂温度を実測するには、熱電対を取付けるなど加工費用が嵩むと共にノズルの構造が複雑となるため、取扱いに注意を要し、生産性が低下する。
射出機構における可塑化樹脂温度を、計算により推定することができれば好ましいことである。

ところで、射出機構では、充填速度、保圧圧力及びノズル温度から射出条件を、予め設定し、次に射出を実施する。射出条件の設定は、一般に経験基づいて作業者が人為的な設定する。この設定が好ましくない場合には、何度も射出条件を変更して射出を行うことを繰り返す。そのため、試運転時間が延びて、生産運転になかなか移行できないことがある。
射出条件を構成する充填速度、保圧圧力及び／又はノズル温度が、高い精度で推定できれば、望ましい。

本発明は射出機構における射出条件が高い精度で推定することができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、射出機構のノズル出口における樹脂温度であるノズル樹脂温度を推定する計算式の右辺は、２つの項群の和と定め、２つの項群のうちの一方は、下記の「第１の処理」又は「第２の処理」で推定した加熱筒内可塑化樹脂温度とし、２つの項群のうちの他方は、充填速度に未知な係数を乗じた項、保圧圧力に未知な係数を乗じた値、ノズル温度に未知な係数を乗じた項のうちの単項、又は複数項の和と定義し、得られた計算式を不完全ノズル出口樹脂温度推定式と定めるステップと、
充填速度、保圧圧力、ノズル温度のうちから不完全ノズル出口樹脂温度推定式の右辺を構成する項目を測定するセンサを備えた実験用射出機構を準備して、この実験用射出機構を前記未知な係数の数以上運転することにより、充填速度、保圧圧力、ノズル温度のうちの必要なデータを取得するデータ取得ステップと、
前記データにより、前記未知な係数を既知化するステップと、
この既知化した係数により前記不完全ノズル出口樹脂温度推定式を完全ノズル出口樹脂温度推定式に書き換えるステップと、
ノズル出口樹脂温度が左辺で、加熱筒内可塑化樹脂温度に充填速度、保圧圧力、ノズル温度の少なくとも１項を加えたものを右辺とした、完全ノズル出口樹脂温度推定式を変形して、ノズル出口樹脂温度を右辺に移し、左辺に充填速度、保圧圧力又はノズル温度を移した式にするステップと、
この式の右辺に、充填速度、保圧圧力、ノズル温度のうち必要な数値及びノズル出口樹脂温度を人為的に与えることで、通常運転に用いる充填速度、保圧圧力又はノズル温度を推定するステップと、からなる射出条件推定方法である。
「第１の処理」：
加熱筒内の先端の可塑化樹脂温度を推定する計算式の右辺は、加熱筒温度に未知な係数を乗じた項、サイクル時間に未知な係数を乗じた項、計量値に未知な係数を乗じた項、背圧に未知な係数を乗じた項、スクリュー回転数に未知な係数を乗じた項のうちの単項、又は複数項の和と定義し、得られた計算式を不完全可塑化樹脂温度推定式と定めるステップと、
この不完全可塑化樹脂温度推定式の右辺が単項である場合は、この単項を構成する加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧又はスクリュー回転数を測定するセンサを備え且つ可塑化樹脂温度を測定するセンサを備えた実験用射出機構を準備して、この実験用射出機構を少なくとも１回運転することにより、加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧又はスクリュー回転数のデータ、及び可塑化樹脂温度のデータを取得し、
前記不完全可塑化樹脂温度推定式の右辺が複数項である場合は、この複数項を構成する加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧又はスクリュー回転数を測定するセンサを備え且つ可塑化樹脂温度を測定するセンサを備えた実験用射出機構を準備して、この実験用射出機構を前記未知な係数の数以上運転することにより、加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧、スクリュー回転数のうちの必要なデータ、及び可塑化樹脂温度のデータを取得するデータ取得ステップと、
前記データにより、前記未知な係数を既知化するステップと、
この既知化した係数により前記不完全可塑化樹脂温度推定式を完全可塑化樹脂温度推定式に書き換えるステップと、
この完全可塑化樹脂温度推定式を用い、この式の右辺に、加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧、回転数のうち必要な数値を人為的に与えることで、通常運転に用いる可塑化樹脂温度を推定するステップと、からなる加熱筒内可塑化樹脂温度推定処理。
「第２の処理」：
加熱筒内の先端の可塑化樹脂温度を推定する計算式の右辺は、２つの項群の和と定め、
２つの項群のうちの一方は、加熱筒温度に未知な係数を乗じた項、サイクル時間に未知な係数を乗じた項、計量値に未知な係数を乗じた項、背圧に未知な係数を乗じた項、スクリュー回転数に未知な係数を乗じた項のうちの単項、又は複数項の和と定義し、
２つの項群のうちの他方は、計量モニター値として取得可能な計量時間に未知な係数を乗じた項、計量モニター値として取得可能な計量トルクに未知な係数を乗じた項のうちの単項、又は複数項の和と定義し、
得られた計算式を不完全可塑化樹脂温度推定式と定めるステップと、
加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧、スクリュー回転数、計量時間、計量トルクのうちから不完全可塑化樹脂温度推定式の右辺を構成する項目を測定するセンサを備え且つ可塑化樹脂温度を測定するセンサを備えた実験用射出機構を準備して、この実験用射出機構を前記未知な係数の数以上運転することにより、加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧、スクリュー回転数、計量時間、計量トルクのうちの必要なデータ、及び可塑化樹脂温度のデータを取得するデータ取得ステップと、
前記データにより、前記未知な係数を既知化するステップと、
この既知化した係数により前記不完全可塑化樹脂温度推定式を完全可塑化樹脂温度推定式に書き換えるステップと、
この完全可塑化樹脂温度推定式を用い、この式の右辺に、加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧、スクリュー回転数、計量時間、計量トルクのうち必要な数値を人為的に与えることで、通常運転に用いる可塑化樹脂温度を推定するステップと、からなる加熱筒内可塑化樹脂温度推定処理。

請求項１によれば、充填速度、保圧圧力、ノズル温度の１つを高い精度で推定することができ、従来よりも精度のよい射出条件を設定することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
データ取得のためにセンサ類を取付けたデータ取得仕様の射出機構を図１で説明し、センサ類を除去した通常仕様の射出機構を図２で説明する。

図１は本発明に係るデータ取得仕様の射出機構の断面図であり、このデータ取得のための射出機構１０Ａは、加熱筒１１と、この加熱筒１１に備えたバンドヒータ１２と、加熱筒１１の先端に備えたノズル１３と、このノズル１３に備えたノズル用バンドヒータ１４と、加熱筒１１に前後進及び回転可能に収納したスクリュー１５と、このスクリュー１５を前後進させる射出シリンダ１６と、この射出シリンダ１６のピストンロッド１７を介してスクリュー１５を回転させる回転手段１８と、スクリュー１５の回転数を計測する回転数センサ１９と、スクリュー１９の軸方向の移動ストロークもしくは位置を検知するストロークセンサ２１と、回転数センサ１９又はストロークセンサ２１の検知信号に基づいて射出シリンダ１６並びに回転手段１８を制御する制御部２２とを基本構成とする。

この基本構成に、データ取得のために次のセンサ類を付設する。
バンドヒータ１２の近傍に測温手段Ｔ１を設け、この測温手段Ｔ１で加熱温度データｄＴｂを取得する。測温手段Ｔ１は加熱筒１１に常設する温度センサで代用することは差し支えない（以下同様）。

ノズル用バンドヒータ１４の近傍に測温手段Ｔ２を設け、この測温手段Ｔ２でノズル温度データｄＴｎを取得する。
金型側のスプルブッシュ２４に測温手段Ｔ３を設け、この測温手段Ｔ３でノズル出口樹脂温度データｄＴ(n)を取得する。
加熱筒１１の先端に測温手段Ｔ４を設け、この測温手段Ｔ４で可塑化樹脂温度データｄＴｍ(n)を取得する。

その他、次に述べる要素から、必要ならば図示せぬセンサを介して、以下のデータ類を取得する。
射出シリンダ１６から可塑化計量時の背圧データｄＰｂ及び射出直後の保圧圧力データｄＰｈを取得する。

回転手段１８から計量トルクｄＳｔを取得する。
回転数センサ１９からスクリュー回転数ｄＶｓを取得する。
ストロークセンサ２１から計量値データｄＳＭ及び充填速度データｄＶｉを取得する。
制御部２２からサイクル時間データｄｔｃ及び計量時間データｄｔｓを取得する。

以上に述べたデータ類をまとめて次の表に示す。なお、記号の冒頭の「ｄ」はデータを示す添え字である。

図２は通常仕様の射出機構の断面図であり、通常運転に供する射出機構１０Ｂは、加熱筒１１と、この加熱筒１１に備えたバンドヒータ１２と、加熱筒１１の先端に備えたノズル１３と、このノズル１３に備えたノズル用バンドヒータ１４と、加熱筒１１に前後進及び回転可能に収納したスクリュー１５と、このスクリュー１５を前後進させる射出シリンダ１６と、この射出シリンダ１６のピストンロッド１７を介してスクリュー１５を回転させる回転手段１８と、スクリュー１５の回転数を計測する回転数センサ１９と、スクリュー１９の軸方向の移動ストロークもしくは位置を検知するストロークセンサ２１と、回転数センサ１９又はストロークセンサ２１の検知信号に基づいて射出シリンダ１６並びに回転手段１８を制御する制御部２２とからなる。

通常仕様の射出機構１０Ｂは、少なくとも図１で説明した測温手段Ｔ３及びＴ４を備えていない。これらの測温手段Ｔ３及びＴ４を備えることなく、通常の運転が可能であれば、ノズルは簡単なままで済ませることができ、好ましいことである。

言い換えれば、従来の技術の項で述べた従来の技術は、通常運転時に測温手段Ｔ３又はＴ４を備えなければならず、これがノズルの加工費用を押し上げると共に成形品の生産性を低下させていたが、本発明ではその心配がない。

すなわち、データ取得時はやむを得ないが、通常運転時には測温手段Ｔ３及びＴ４を備える必要がないことが本発明の構造的特徴とであり、それを可能にしたのが、次に述べる本発明の温度推定方法である。

図３は本発明の加熱筒内可塑化樹脂温度推定方法に係るフロー図である。××はステップ番号を示す。
ＳＴ０１：先ず可塑化条件を項とし、それに未知な係数を乗じた次の様な推定式を立てる。この推定式は係数が未知であるため不完全可塑化樹脂温度推定式と呼ぶ。

ＳＴ０２：可塑化条件を変えながら未知な係数の数以上の実験を行い、図１の要領で、上述の表１に示したデータを取得する。
ＳＴ０３：未知な係数の数（この例では６個）と同数の連立方程式を立て、第２項のＴｂにｄＴｂを代入し、第３項のｔｃにｄｔｃを代入する要領で、ａ_０〜ａ_５を未知数として６元１次連立方程式とする。この６元１次連立方程式を解くことにより、ａ_０〜ａ_５を数値化する。すなわち、ａ_０〜ａ_５は既知な係数となる。

なお、未知な係数の既知化は、重回帰分析法で実施することもできる。したがって、未知な係数の既知化は、任意の方法で行うことができる。

ＳＴ０４：未知な係数ａ_０〜ａ_５を既知な係数Ａ_０〜Ａ_５と改めることにより、次に示す完全可塑化樹脂温度推定式を得ることができる。

ＳＴ０５：上記完全可塑化樹脂温度推定式に、人為的に定まる可塑化条件Ｔｂ、ｔｃ、ＳＭ、Ｐｂ、Ｖｓを代入することで、可塑化樹脂温度Ｔｍ(n)を求めることができる。
ＳＴ０６：可塑化条件Ｔｂ、ｔｃ、ＳＭ、Ｐｂ、Ｖｓを変えて、可塑化樹脂温度Ｔｍ(n)を求める必要があれば、ＳＴ０５に戻る。
スクリュー交換や材料変更などで、前記推定式が適用できないときにはこのフローを終えフローの先頭に戻す。

なお、ＳＴ０１での推定式は、Ｔｍ(n)＝Ａ_０＋Ａ_１・Ｔｂや、Ｔｍ(n)＝Ａ_０＋Ａ_１・ＳＭ＋Ａ_２・Ｐｂ＋Ａ_３・Ｖｓであってもよい。したがって、加熱筒温度Ｔｂ、サイクル時間ｔｃ、計量値ＳＭ、背圧Ｐｂ、スクリュー回転数Ｖｓの全てもしくは１つを選ぶことができる。

実験や試運転の後の通常運転時には、加熱筒内可塑化樹脂温度を実測することなく、演算式により演算することで推定できる。したがって、ノズルに温度計測手段を設ける必要が無くなり、ノズルのシンプル化を維持することができる。
また、樹脂温度を推定する場合は、従来は加熱筒温度などを代用していたが温度精度が悪かった。
この点、第１の処理によれば実測に近似する高い精度の可塑化樹脂温度を得ることができる。

上記第１の処理では、可塑化条件を加熱筒温度Ｔｂ、サイクル時間ｔｃ、計量値ＳＭ、背圧Ｐｂ、スクリュー回転数Ｖｓの全てもしくは１つとした。これには、計量時間モニター値や計量トルクモニター値が含まれていない。

可塑化ステップ中、樹脂が予定より柔らかくなれば必要トルクが減少し、逆に予定より硬ければ必要トルクが増大する。そこで、計量トルクモニター値を推定式に加えることは有効である。計量時間モニター値も同様である。

そこで、本発明の第２の処理では、第１の処理に計量時間モニター値及び計量トルクモニター値を加えたことを特徴とする。

第２の処理における不完全可塑化樹脂温度推定式は次の通りである。

第７項のΣｔｓ（n−ｍ〜n）及び第８項のΣＳｔ（n−ｍ〜n）の意味は次の通りである。
通常の射出機構では、スクリューを後退限近傍まで後退させることで、複数回分の樹脂を加熱筒に貯留し、スクリューを射出前進、停止、射出前進、停止、・・・のごとく繰返すことで、スクリューが前進限まで前進する間に複数個の成形品を得るという運転形態が採用される。

そこで、この小間切れになった計量時間や計量トルクを積算することとした。そのために、第７項をΣｔｓ（n−ｍ〜n）、第８項をΣＳｔ（n−ｍ〜n）とした。

なお、計量時間モニター値ｔｓや計量トルクモニター値Ｓｔは、計量時間データｄｔｓや計量トルクデータｄＳｔと同類のデータである。しかし、取得時期が異なるため名称を変えた。

第２の処理における完全可塑化樹脂温度推定式は次の通りとなる。

そして、制御フローは図３と同一である。

以上に述べた第２の処理は、第１の処理に計量モニター値として取得可能な計量時間、計量トルクの両方もしくは１つを加えて、推定精度を高めた。
したがって、第２の処理によれば実測により近似する高い精度の可塑化樹脂温度を得ることができる。

以上の第１の処理又は第２の処理で推定した可塑化樹脂温度Ｔｍ(n)は、図１に示す樹脂だまり（測温手段Ｔ４位置に相当）での温度である。この温度Ｔｍ(n)に若干の温度変化を見込んでノズル出口樹脂温度と推定することは実用的である。データ取得時に測温手段Ｔ３（図１参照）が不要となり、データ取得にかかる費用が節約できるからである。

しかし、可塑化樹脂温度よりもノズル出口樹脂温度が重要であって、このノズル出口樹脂温度を高い精度で推定できることが望まれる。
そこで、本発明の第３の処理は可塑化樹脂温度をベースとしたノズル出口樹脂温度の推定方法を提供するものである。

図４は充填速度とノズル出口樹脂温度との関係を調べたグラフであり、加熱筒温度Ｔｂを１９０℃に設定し、充填速度Ｖｉを２５、５０、１００ｍｍ／ｓに設定して、ノズル出口樹脂温度データｄＴ(n)を調べ。スクリュー先端がノズルに接近するほどノズル出口樹脂温度データｄＴ(n)は上昇する傾向が認められた。

そして、充填速度が２５ｍｍ／ｓのときにｄＴ(n)が最大２０２℃であり、充填速度が５０ｍｍ／ｓのときにｄＴ(n)が最大２０５℃であり、充填速度が１００ｍｍ／ｓのときにｄＴ(n)が最大２１０℃であった。
この結果から、充填速度はノズル出口樹脂温度に大きく影響することが判明した。

その他、ノズル温度や保圧圧力もノズル出口樹脂温度に影響することが考えられる。

そこで、第３の処理における不完全ノズル出口樹脂温度推定式を次の通りに定める。

そして、第３の処理における完全ノズル出口樹脂温度推定式を次の通りに定める。

このノズル出口樹脂温度推定式に射出条件を代入すれば、そのときのノズル出口樹脂温度が高い精度で推定することができる。

図５及び図６は本発明のノズル出口樹脂温度推定方法に係るフロー図である。なお、図５のフローの末尾（Ａ）は図６のフローの冒頭の（Ａ）に繋がり、図５と図６の２枚の図で１フローを構成する。

図５は図３とほぼ同内容であるがステップ番号を変えて再掲する。
ＳＴ１１：先ず可塑化条件を項とし、それに未知な係数を乗じた次の様な推定式を立てる。この推定式は係数が未知であるため不完全可塑化樹脂温度推定式と呼ぶ。

ＳＴ１２：可塑化条件を変えながら未知な係数の数以上の実験を行い、図１の要領で、上述の表１に示したデータを取得する。
ＳＴ１３：未知な係数の数（この例では６個）と同数の連立方程式を立て、第２項のＴｂにｄＴｂを代入し、第３項のｔｃにｄｔｃを代入する要領で、ａ_０〜ａ_５を未知数として６元１次連立方程式とする。この６元１次連立方程式を解くことにより、ａ_０〜ａ_５を数値化する。すなわち、ａ_０〜ａ_５は既知な係数となる。

ＳＴ１５：上記完全可塑化樹脂温度推定式に、人為的に定まる可塑化条件Ｔｂ、ｔｃ、ＳＭ、Ｐｂ、Ｖｓを代入することで、可塑化樹脂温度Ｔｍ(n)を求めることができる。

図６にて、ＳＴ１６以降を説明する。
ＳＴ１６：先ず射出条件を項とし、それに未知な係数を乗じた次の様な推定式を立てる。この推定式は係数が未知であるため不完全ノズル出口樹脂温度推定式と呼ぶ。

ＳＴ１７：射出化条件を変えながら未知な係数の数以上の実験を行い、図１の要領で、上述の表１に示したデータを取得する。
ＳＴ１８：未知な係数の数（この例では５個）と同数の連立方程式を立て、第３項のＶｉにｄＶｉを代入し、第４項のＰｈにｄＰｈを代入する要領で、ｂ_０〜ｂ_４を未知数として５元１次連立方程式とする。この５元１次連立方程式を解くことにより、ｂ_０〜ｂ_４を数値化する。すなわち、ｂ_０〜ｂ_４は既知な係数となる。

ＳＴ１９：未知な係数ｂ_０〜ｂ_４を既知な係数Ｂ_０〜Ｂ_４と改めることにより、次に示す完全ノズル出口樹脂温度推定式を得ることができる。

ＳＴ２０：上記完全ノズル出口樹脂温度推定式に、人為的に定まる射出条件Ｖｉ、Ｐｈ、Ｔｎを代入することで、ノズル出口樹脂温度Ｔ(n)を求めることができる。
ＳＴ２１：射出条件Ｖｉ、Ｐｈ、Ｔｎを変えて、ノズル出口樹脂温度Ｔ(n)を求める必要があれば、ＳＴ２０に戻る。
スクリュー交換や材料変更などで、前記推定式が適用できないときにはこのフローを終えフローの先頭に戻す。

第１、第２の処理は、加熱筒内可塑化樹脂温度を推定するものであったが、第３の処理ではノズル出口樹脂温度が推定できる。樹脂成形を制御する上で、ノズル出口樹脂温度が最も重要なパラメータの１つになるため、第１、第２の処理よりも第３の処理がより有益であると言える。

本発明方法は、第３の処理の変形方法であり、第３の処理で採用したＴ(n)に関する推定式を変形して、射出条件Ｖｉ、Ｐｈ又はＴｎに関する式を建てることができる。次の式はＶｉに関する推定式である。

可塑化樹脂温度Ｔｍ（ｎ）は第１の処理又は第２の処理で推定できた。したがって、この式によれば、ノズル出口樹脂温度Ｔ(n)と保圧圧力Ｐｈとノズル温度Ｔｎとを仮定することにより、必要な充填速度Ｖｉを推定することができる。以下に示すように、他のＰｈ又はＴｎも同様である。

可塑化樹脂温度Ｔｍ（ｎ）は第１の処理又は第２の処理で推定できた。したがって、この式によれば、ノズル出口樹脂温度Ｔ(n)と充填速度Ｖｉとノズル温度Ｔｎとを仮定することにより、保圧圧力Ｐｈを推定することができる。

可塑化樹脂温度Ｔｍ（ｎ）は第１の処理又は第２の処理で推定できた。したがって、この式によれば、ノズル出口樹脂温度Ｔ(n)と充填速度Ｖｉと保圧圧力Ｐｈを仮定することにより、ノズル温度Ｔｎを推定することができる。

したがって、本発明方法は、射出機構のノズル出口における樹脂温度であるノズル樹脂温度を推定する計算式の右辺は、２つの項群の和と定め、２つの項群のうちの一方は、下記の「第１の処理」又は「第２の処理」で推定した加熱筒内可塑化樹脂温度とし、２つの項群のうちの他方は、充填速度に未知な係数を乗じた項、保圧圧力に未知な係数を乗じた値、ノズル温度に未知な係数を乗じた項のうちの単項、又は複数項の和と定義し、得られた計算式を不完全ノズル出口樹脂温度推定式と定めるステップと、
充填速度、保圧圧力、ノズル温度のうちから不完全ノズル出口樹脂温度推定式の右辺を構成する項目を測定するセンサを備えた実験用射出機構を準備して、この実験用射出機構を前記未知な係数の数以上運転することにより、充填速度、保圧圧力、ノズル温度のうちの必要なデータを取得するデータ取得ステップと、
前記データにより、前記未知な係数を既知化するステップと、
この既知化した係数により前記不完全ノズル出口樹脂温度推定式を完全ノズル出口樹脂温度推定式に書き換えるステップと、
ノズル出口樹脂温度が左辺で、加熱筒内可塑化樹脂温度に充填速度、保圧圧力、ノズル温度の少なくとも１項を加えたものを右辺とした、完全ノズル出口樹脂温度推定式を変形して、ノズル出口樹脂温度を右辺に移し、左辺に充填速度、保圧圧力又はノズル温度を移した式にするステップと、
この式の右辺に、充填速度、保圧圧力、ノズル温度のうち必要な数値及びノズル出口樹脂温度を人為的に与えることで、通常運転に用いる充填速度、保圧圧力又はノズル温度を推定するステップと、からなる射出条件推定方法。
「第１の処理」：
加熱筒内の先端の可塑化樹脂温度を推定する計算式の右辺は、加熱筒温度に未知な係数を乗じた項、サイクル時間に未知な係数を乗じた項、計量値に未知な係数を乗じた項、背圧に未知な係数を乗じた項、スクリュー回転数に未知な係数を乗じた項のうちの単項、又は複数項の和と定義し、得られた計算式を不完全可塑化樹脂温度推定式と定めるステップと、
この不完全可塑化樹脂温度推定式の右辺が単項である場合は、この単項を構成する加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧又はスクリュー回転数を測定するセンサを備え且つ可塑化樹脂温度を測定するセンサを備えた実験用射出機構を準備して、この実験用射出機構を少なくとも１回運転することにより、加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧又はスクリュー回転数のデータ、及び可塑化樹脂温度のデータを取得し、
前記不完全可塑化樹脂温度推定式の右辺が複数項である場合は、この複数項を構成する加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧又はスクリュー回転数を測定するセンサを備え且つ可塑化樹脂温度を測定するセンサを備えた実験用射出機構を準備して、この実験用射出機構を前記未知な係数の数以上運転することにより、加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧、スクリュー回転数のうちの必要なデータ、及び可塑化樹脂温度のデータを取得するデータ取得ステップと、
前記データにより、前記未知な係数を既知化するステップと、
この既知化した係数により前記不完全可塑化樹脂温度推定式を完全可塑化樹脂温度推定式に書き換えるステップと、
この完全可塑化樹脂温度推定式を用い、この式の右辺に、加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧、回転数のうち必要な数値を人為的に与えることで、通常運転に用いる可塑化樹脂温度を推定するステップと、からなる加熱筒内可塑化樹脂温度推定処理。
「第２の処理」：
加熱筒内の先端の可塑化樹脂温度を推定する計算式の右辺は、２つの項群の和と定め、
２つの項群のうちの一方は、加熱筒温度に未知な係数を乗じた項、サイクル時間に未知な係数を乗じた項、計量値に未知な係数を乗じた項、背圧に未知な係数を乗じた項、スクリュー回転数に未知な係数を乗じた項のうちの単項、又は複数項の和と定義し、
２つの項群のうちの他方は、計量モニター値として取得可能な計量時間に未知な係数を乗じた項、計量モニター値として取得可能な計量トルクに未知な係数を乗じた項のうちの単項、又は複数項の和と定義し、
得られた計算式を不完全可塑化樹脂温度推定式と定めるステップと、
加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧、スクリュー回転数、計量時間、計量トルクのうちから不完全可塑化樹脂温度推定式の右辺を構成する項目を測定するセンサを備え且つ可塑化樹脂温度を測定するセンサを備えた実験用射出機構を準備して、この実験用射出機構を前記未知な係数の数以上運転することにより、加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧、スクリュー回転数、計量時間、計量トルクのうちの必要なデータ、及び可塑化樹脂温度のデータを取得するデータ取得ステップと、
前記データにより、前記未知な係数を既知化するステップと、
この既知化した係数により前記不完全可塑化樹脂温度推定式を完全可塑化樹脂温度推定式に書き換えるステップと、
この完全可塑化樹脂温度推定式を用い、この式の右辺に、加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧、スクリュー回転数、計量時間、計量トルクのうち必要な数値を人為的に与えることで、通常運転に用いる可塑化樹脂温度を推定するステップと、からなる加熱筒内可塑化樹脂温度推定処理。

本発明方法によれば、充填速度、保圧圧力、ノズル温度の１つを高い精度で推定することができ、従来よりも精度のよい射出条件を設定することができる。

以上に説明した本発明方法を内蔵した成形支援装置を次に説明する。
図７は成形支援装置の概要を示す図であり、成形支援装置３０はＬＡＮ３１（有線、無線の何れでもよい）を介して射出成形機３２に接続することで、射出成形機３２の操作を支援させることができる。

成形支援装置３０は、大まかには最適化制御機能部３３と、学習機能部３４と、本発明に係る樹脂温度推定機能部３５と、成形機通信機能部３６と、で構成される。

最適化制御機能部３３と、学習機能部３４と、本発明に係る樹脂温度推定機能部３５とについては、さらに各々複数の機能部で構成する。最適化制御機能部３３の内部的機能部には３３ａ、３３ｂのごとく符号にａ、ｂを添えて説明する。

図８は成形支援装置の詳細な構成図であり、成形機通信機能３６を通じて可塑化条件及び計量モニター値を受け且つデータベース３８から樹脂温度推定パラメータを受けた可塑化樹脂温度推定機能部３５ａは、可塑化樹脂温度の推定値を発生する。

この可塑化樹脂温度の推定値を受け且つデータベース３８から樹脂温度推定パラメータを受け、さらに学習用成形条件作成機能部３４ａから射出条件を受けたノズル出口温度推定機能部３５ｂはノズル出口樹脂温度の推定値を発生する。

一方、成形通信機能部３６から成形条件を受けた学習用成形条件作成機能部３４ａは射出条件を発生する。この射出条件、前記ノズル出口樹脂温度（推定値）及び成形通信機能部３６からの成形品評価値を受けた学習機能ネットワーク部３４ｂは内部パラメータを発生し、データベース３９へ送る。

また、成形通信機能部３６から成形条件及びモニター値を受け且つデータベース３９から内部パラメータを受けた品質予想用ネットワーク部３３ａは、成形品品質情報を発生する。

この成形品品質情報と前記射出条件とを受け且つデータベース３９から内部パラメータを受けた射出条件用ネットワーク部３３ｂは、次の射出条件を発生する。
この次の射出条件は成形機通信機能部３６を通じて、図７の射出成形機３２に送られ、射出成形作業に適用される。

以上に説明した通りに、成形支援装置３０は、樹脂温度推定機能部３５、詳細には可塑化樹脂温度推定機能部３５ａとノズル出口樹脂温度推定機能部３５ｂを含むため、高い精度のノズル出口樹脂温度を推定し、この推定値に基づいて射出成形機の運転を行わせることができる。この結果、ばらつきの少ないより高い品質の成形品を得ることができる。

本発明は射出機構における射出条件の推定に好適である。

本発明に係るデータ取得仕様の射出機構の断面図である。通常仕様の射出機構の断面図である。本発明の加熱筒内可塑化樹脂温度推定方法に係るフロー図である。充填速度とノズル出口樹脂温度との関係を調べたグラフである。本発明のノズル出口樹脂温度推定方法に係るフロー図である。本発明のノズル出口樹脂温度推定方法に係るフロー図である。成形支援装置の概要を示す図である。成形支援装置の詳細な構成図である。特開平６−２４６７８６号公報の図１の再掲図である。

符号の説明

１０Ａ…データ取得のための射出機構、１０Ｂ…通常運転に供する射出機構、１１…加熱筒、１３…ノズル、１５…スクリュー、１９…回転数センサ、２１…ストロークセンサ、２２…制御部、３０…成形支援装置、３１…ＬＡＮ、３２…射出成形機。

Claims

射出機構のノズル出口における樹脂温度であるノズル樹脂温度を推定する計算式の右辺は、２つの項群の和と定め、２つの項群のうちの一方は、下記の「第１の処理」又は「第２の処理」で推定した加熱筒内可塑化樹脂温度とし、２つの項群のうちの他方は、充填速度に未知な係数を乗じた項、保圧圧力に未知な係数を乗じた値、ノズル温度に未知な係数を乗じた項のうちの単項、又は複数項の和と定義し、得られた計算式を不完全ノズル出口樹脂温度推定式と定めるステップと、
充填速度、保圧圧力、ノズル温度のうちから不完全ノズル出口樹脂温度推定式の右辺を構成する項目を測定するセンサを備えた実験用射出機構を準備して、この実験用射出機構を前記未知な係数の数以上運転することにより、充填速度、保圧圧力、ノズル温度のうちの必要なデータを取得するデータ取得ステップと、
前記データにより、前記未知な係数を既知化するステップと、
この既知化した係数により前記不完全ノズル出口樹脂温度推定式を完全ノズル出口樹脂温度推定式に書き換えるステップと、
ノズル出口樹脂温度が左辺で、加熱筒内可塑化樹脂温度に充填速度、保圧圧力、ノズル温度の少なくとも１項を加えたものを右辺とした、完全ノズル出口樹脂温度推定式を変形して、ノズル出口樹脂温度を右辺に移し、左辺に充填速度、保圧圧力又はノズル温度を移した式にするステップと、
この式の右辺に、充填速度、保圧圧力、ノズル温度のうち必要な数値及びノズル出口樹脂温度を人為的に与えることで、通常運転に用いる充填速度、保圧圧力又はノズル温度を推定するステップと、からなる射出条件推定方法。
「第１の処理」：
加熱筒内の先端の可塑化樹脂温度を推定する計算式の右辺は、加熱筒温度に未知な係数を乗じた項、サイクル時間に未知な係数を乗じた項、計量値に未知な係数を乗じた項、背圧に未知な係数を乗じた項、スクリュー回転数に未知な係数を乗じた項のうちの単項、又は複数項の和と定義し、得られた計算式を不完全可塑化樹脂温度推定式と定めるステップと、
この不完全可塑化樹脂温度推定式の右辺が単項である場合は、この単項を構成する加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧又はスクリュー回転数を測定するセンサを備え且つ可塑化樹脂温度を測定するセンサを備えた実験用射出機構を準備して、この実験用射出機構を少なくとも１回運転することにより、加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧又はスクリュー回転数のデータ、及び可塑化樹脂温度のデータを取得し、
前記不完全可塑化樹脂温度推定式の右辺が複数項である場合は、この複数項を構成する加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧又はスクリュー回転数を測定するセンサを備え且つ可塑化樹脂温度を測定するセンサを備えた実験用射出機構を準備して、この実験用射出機構を前記未知な係数の数以上運転することにより、加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧、スクリュー回転数のうちの必要なデータ、及び可塑化樹脂温度のデータを取得するデータ取得ステップと、
前記データにより、前記未知な係数を既知化するステップと、
この既知化した係数により前記不完全可塑化樹脂温度推定式を完全可塑化樹脂温度推定式に書き換えるステップと、
この完全可塑化樹脂温度推定式を用い、この式の右辺に、加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧、回転数のうち必要な数値を人為的に与えることで、通常運転に用いる可塑化樹脂温度を推定するステップと、からなる加熱筒内可塑化樹脂温度推定処理。
「第２の処理」：
加熱筒内の先端の可塑化樹脂温度を推定する計算式の右辺は、２つの項群の和と定め、
２つの項群のうちの一方は、加熱筒温度に未知な係数を乗じた項、サイクル時間に未知な係数を乗じた項、計量値に未知な係数を乗じた項、背圧に未知な係数を乗じた項、スクリュー回転数に未知な係数を乗じた項のうちの単項、又は複数項の和と定義し、
２つの項群のうちの他方は、計量モニター値として取得可能な計量時間に未知な係数を乗じた項、計量モニター値として取得可能な計量トルクに未知な係数を乗じた項のうちの単項、又は複数項の和と定義し、
得られた計算式を不完全可塑化樹脂温度推定式と定めるステップと、
加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧、スクリュー回転数、計量時間、計量トルクのうちから不完全可塑化樹脂温度推定式の右辺を構成する項目を測定するセンサを備え且つ可塑化樹脂温度を測定するセンサを備えた実験用射出機構を準備して、この実験用射出機構を前記未知な係数の数以上運転することにより、加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧、スクリュー回転数、計量時間、計量トルクのうちの必要なデータ、及び可塑化樹脂温度のデータを取得するデータ取得ステップと、
前記データにより、前記未知な係数を既知化するステップと、
この既知化した係数により前記不完全可塑化樹脂温度推定式を完全可塑化樹脂温度推定式に書き換えるステップと、
この完全可塑化樹脂温度推定式を用い、この式の右辺に、加熱筒温度、サイクル時間、計量値、背圧、スクリュー回転数、計量時間、計量トルクのうち必要な数値を人為的に与えることで、通常運転に用いる可塑化樹脂温度を推定するステップと、からなる加熱筒内可塑化樹脂温度推定処理。