JP2021120637A - Arithmetic unit, arithmetic processing program, and arithmetic method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂流路を流れる溶融樹脂の粘度を算出する演算装置、演算処理プログラム、および演算方法に関する。 The present invention relates to an arithmetic unit, an arithmetic processing program, and an arithmetic method for calculating the viscosity of a molten resin flowing through a resin flow path.
近年、多くの分野で大型プラスチック製品の採用が拡大しているが、成形すべき物品が大型になると、その射出成形が非常に難しくなってくる。それにも拘わらず、金型開発期間の短縮・開発費用の削減は以前に増して強く求められている。このような背景から、金型設計を射出成形シミュレーションによって支援するニーズが高まっている。このシミュレーションにおいては、射出成形に供する溶融樹脂の粘度データが必要になる。 In recent years, the adoption of large plastic products has been expanding in many fields, but when the articles to be molded become large, their injection molding becomes very difficult. Nevertheless, shortening the mold development period and reducing development costs are more strongly demanded than ever before. Against this background, there is an increasing need to support mold design through injection molding simulation. In this simulation, viscosity data of the molten resin to be used for injection molding is required.
前記溶融樹脂の粘度は、キャピラリーレオメーターのような専用測定装置を用いて測定することが考えられる。しかし、射出成形機と一口に言っても、同一機種のマシン間には機差があるのが通常である。例えば、射出成形機のスクリュー形状や各構成要素の摩耗等によって樹脂材料のせん断発熱度合は異なり、繊維強化樹脂材料の場合は繊維破断の度合が異なり、そのため、溶融射出される樹脂の粘度もマシン間で異なる。従って、そのような専用機で得られた粘度に基づいて、シミュレーションを行なっても、必ずしも実機に即したデータは得られない。 The viscosity of the molten resin may be measured using a dedicated measuring device such as a capillary rheometer. However, even if it is called an injection molding machine, there is usually a difference between machines of the same model. For example, the degree of shear heat generation of the resin material differs depending on the screw shape of the injection molding machine and the wear of each component, and in the case of the fiber reinforced resin material, the degree of fiber breakage differs. Different between. Therefore, even if a simulation is performed based on the viscosity obtained by such a dedicated machine, it is not always possible to obtain data suitable for the actual machine.
これに対して、射出成形機(実機)を用いて樹脂粘度を測定する方法が特許文献1に開示されている。特許文献1に開示された方法では、樹脂流路を流れる溶融樹脂の圧力勾配と流量とに基づいて、溶融樹脂の粘度を求めている。 On the other hand, Patent Document 1 discloses a method of measuring the resin viscosity using an injection molding machine (actual machine). In the method disclosed in Patent Document 1, the viscosity of the molten resin is determined based on the pressure gradient and the flow rate of the molten resin flowing through the resin flow path.
しかしながら、上述の特許文献1に開示された方法では、溶融樹脂量を求めるために、射出成形機による射出を少なくとも2回以上行う必要があるという問題点があった。 However, the method disclosed in Patent Document 1 described above has a problem that it is necessary to perform injection by an injection molding machine at least twice in order to obtain the amount of molten resin.
本発明の一態様は、前記の問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、射出成形機による射出を1回行うだけで溶融樹脂の粘度を求めることができる演算装置などを提供することにある。 One aspect of the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an arithmetic unit or the like capable of obtaining the viscosity of a molten resin only by performing injection by an injection molding machine once. To do.
前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る演算装置は、溶融樹脂が流入する流入口と、前記溶融樹脂が流出する流出口とが形成され、前記流入口と前記流出口とが流路により連通しているとともに、前記流路を流れる前記溶融樹脂から受ける圧力を検出する第1圧力センサおよび第2圧力センサを備えた樹脂流動装置と接続される演算装置であって、
前記樹脂流動装置から、下記(a)および(b)を取得する取得部と、
(a)前記第1圧力センサにより検出される第1圧力値
(b)前記第2圧力センサにより検出される第2圧力値
前記第1圧力値と、前記第2圧力値との差である圧力差を求めるとともに、前記第1圧力センサに前記溶融樹脂が到達した時間である第1到達時間と、前記第2圧力センサに前記溶融樹脂が到達した時間である第2到達時間との差である到達時間差を求め、前記圧力差と前記到達時間差とに基づいて、前記溶融樹脂の粘度を算出する粘度算出部とを備えている構成である。
In order to solve the above-mentioned problems, in the arithmetic apparatus according to one aspect of the present invention, an inflow port into which the molten resin flows in and an outflow port from which the molten resin flows out are formed, and the inflow port and the outflow port are formed. Is a computing device connected to a resin flow device including a first pressure sensor and a second pressure sensor that detect the pressure received from the molten resin flowing through the flow path while communicating with the flow path.
The acquisition unit that acquires the following (a) and (b) from the resin flow device, and
(A) First pressure value detected by the first pressure sensor (b) Second pressure value detected by the second pressure sensor Pressure which is the difference between the first pressure value and the second pressure value. It is the difference between the first arrival time, which is the time when the molten resin reaches the first pressure sensor, and the second arrival time, which is the time when the molten resin reaches the second pressure sensor. The configuration includes a viscosity calculation unit that obtains the arrival time difference and calculates the viscosity of the molten resin based on the pressure difference and the arrival time difference.
前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る演算方法は、溶融樹脂が流入する流入口と、前記溶融樹脂が流出する流出口とが形成され、前記流入口と前記流出口とが流路により連通しているとともに、前記流路を流れる前記溶融樹脂から受ける圧力を検出する第1圧力センサおよび第2圧力センサを備えた樹脂流動装置と接続される演算装置により実行される演算方法であって、
前記樹脂流動装置から、下記(a)および(b)を取得する取得ステップと、
(a)前記第1圧力センサにより検出される第1圧力値
(b)前記第2圧力センサにより検出される第2圧力値
前記第1圧力値と、前記第2圧力値との差である圧力差を求めるとともに、前記第1圧力センサに前記溶融樹脂が到達した時間である第1到達時間と、前記第2圧力センサに前記溶融樹脂が到達した時間である第2到達時間との差である到達時間差を求め、前記圧力差と前記到達時間差とに基づいて、前記溶融樹脂の粘度を算出する粘度算出ステップとを含む方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, in the calculation method according to one aspect of the present invention, an inflow port into which the molten resin flows in and an outflow port from which the molten resin flows out are formed, and the inflow port and the outflow port are formed. Is communicated by the flow path, and the calculation is executed by the calculation device connected to the resin flow device including the first pressure sensor and the second pressure sensor for detecting the pressure received from the molten resin flowing through the flow path. It ’s a method,
The acquisition step of acquiring the following (a) and (b) from the resin flow device, and
(A) First pressure value detected by the first pressure sensor (b) Second pressure value detected by the second pressure sensor Pressure which is the difference between the first pressure value and the second pressure value. It is the difference between the first arrival time, which is the time when the molten resin reaches the first pressure sensor, and the second arrival time, which is the time when the molten resin reaches the second pressure sensor. This method includes a viscosity calculation step of obtaining the arrival time difference and calculating the viscosity of the molten resin based on the pressure difference and the arrival time difference.
本発明の一態様によれば、射出成形機による射出を1回行うだけで溶融樹脂の粘度を求めることができるという効果を奏する。 According to one aspect of the present invention, there is an effect that the viscosity of the molten resin can be obtained only by performing injection by an injection molding machine once.
〔射出成形機〕
まず、図1〜図4に基づき、本発明の実施の一形態に係る射出成形機100の構成について説明する。図1に示す射出成形機100はインラインスクリュー式であり、加熱シリンダ1、ホッパ2、射出装置3、固定盤4、および型締め装置5を備える。型締め装置5は、可動盤6を有している。
〔Injection molding machine〕
First, the configuration of the
加熱シリンダ1は、樹脂材料を溶融可塑化させて輸送するためのものであって、外周にはバンドヒーター7が取り付けられ、内部にはスクリュー8が設けられている。ホッパ2は、加熱シリンダ1にペレット状樹脂材料を供給するものである。射出装置3は、射出シリンダを内蔵している。
The heating cylinder 1 is for transporting a resin material by melt-plasticizing it, and a band heater 7 is attached to the outer periphery and a
樹脂材料は、外部よりの伝熱と、スクリュー8の回転によるせん断力とによって加熱されて可塑化される。スクリュー8の先端には逆流防止弁9が設けられており、スクリュー8の前進によって、加熱シリンダ1の先端の射出ノズル1aから溶融樹脂が成形用金型のキャビティに射出される。
The resin material is heated and plasticized by heat transfer from the outside and shearing force due to the rotation of the
射出成形する際には、固定盤4に成形用固定型(固定型12)が取り付けられ、可動盤6に成形用可動型(可動型13)が取り付けられる。また、可動盤6は、型締め装置5に取付けられている。型締め装置5の可動盤6が作動することによって可動型13が可動する。より具体的には、型締め装置5の可動盤6が作動することによって可動型13が固定型12の配置方向に変位して型締めされる。図1は射出成形用樹脂の樹脂粘度ηを測定するために樹脂流動装置11を射出成形機100に取り付けた状態を示している。樹脂流動装置11は、固定型12と可動型13とによって構成される測定ブロック14を備えている。測定ブロック14では、樹脂流入口(流入口)15aと樹脂流出口(流出口)15bとが樹脂流路(流路)15を介して連通している。樹脂流路15は、測定ブロック14が型締めされることによって形成される。
At the time of injection molding, a fixed mold for molding (fixed mold 12) is attached to the fixed plate 4, and a movable mold for molding (movable mold 13) is attached to the
図2および図3は測定ブロック14の具体的な構造を示している。本実施形態の測定ブロック14では、固定型12と可動型13とは、その一方が上に、他方が下になるように配置されており、型締めによって、両者間に樹脂流路15が形成されるようになっている。これらの図に示すように、可動型13は固定型12の上側に配置されている。固定型12には固定盤4に取り付ける固定側取付板16が設けられ、可動型13には型締め用の可動盤6に取り付ける可動側取付板17が設けられている。また、固定側取付板16にロケートリング16aが設けられている。
2 and 3 show the specific structure of the
樹脂流路15について具体的に説明すると、固定型12は、その上面が固定盤4側から可動盤6側に向かって下り勾配に傾斜している。可動型13の下面も同じく、固定盤4側から可動盤6側に向かって下り勾配に傾斜している。可動型13は、可動型本体18と、可動型本体18に着脱自在に設けられた入れ子19とを備えてなる。図3および図4の符号401で示す図のように、入れ子19の下面には流路溝21が形成されている。また、流路溝21と固定型12の上面とによって、固定盤4側から可動盤6側に向かって下り勾配に傾斜した矩形の断面の樹脂流路15が形成されている。
Specifically explaining the
樹脂流路15の一端(固定盤側)の樹脂流入口15aは、固定側取付板16に形成されたスプル22に接続されている。樹脂流入口15aからは溶融樹脂が流入する。一方、樹脂流路15の他端(可動盤側)の樹脂流出口15bは、固定型12の下方に開放されている。この樹脂流出口15bから溶融樹脂が流出する。従って、スプル22から樹脂流路15に流入する溶融樹脂は高いせん断速度でもって樹脂流路15を流れて樹脂流出口15bから流出する。
The
固定型12および可動型13の入れ子19には、樹脂流路15の温度を調整するヒータ23、24が設けられている。さらに、固定型12には、樹脂流路15の長手方向に間隔をおいて2箇所に、樹脂流路15を流れる溶融樹脂から受ける圧力を検出する圧力センサ(第1圧力センサ)25および圧力センサ(第2圧力センサ)26が設けられている。また、これらの圧力センサ25、26間、ならびに可動側取付板17には、樹脂流路15を流れる溶融樹脂の温度を検出する温度センサ27、28が設けられている。
The nesting 19 of the fixed
次に、図4の符号402で示す図は入れ子19と適宜交換して使用する別の入れ子19を示す。すなわち、この入れ子19は、その流路溝31の幅および深さが符号401で示す図の入れ子19の流路溝21の幅および深さよりも小さくなったものである。このような流路溝の幅および深さの少なくとも一方が異なる複数の入れ子を準備しておく。これにより、入れ子の交換によって、固定型12と可動型13との間に、粘度測定すべき樹脂の種類に応じて幅または高さが異なる矩形の断面の樹脂流路を形成することができる。
Next, the figure indicated by
〔測定ブロックおよび制御装置〕
次に、図5に基づき、本発明の実施の一形態に係る測定ブロック14および制御装置(演算装置)10の構成の概要について説明する。なお、制御装置10は、樹脂流動装置11の内部に設けられていても良く、樹脂流動装置11の外部に設けられていても良く、その各構成部(各制御ブロック)はそれぞれ独立していても良い。同図に示すように、制御装置10は、温度調整部101、情報取得部(取得部)102、情報取得部102の内部にあるタイマー103、および樹脂粘度算出部(粘度算出部)104を備えている。
[Measurement block and control device]
Next, an outline of the configuration of the
また、射出成形機100には、例えば、型締め用の可動盤6が型締めのために固定盤4側へ動き始めたことを示す信号を情報取得部102へ送信するための信号発生部61が取り付けられている。なお、測定開始のトリガとなる信号を発生する信号発生部61の例としては、スイッチの他、光センサ、加速度センサ、距離センサ、圧力センサ、振動センサなどを例示することができる。
Further, in the
温度調整部101は、測定ブロック14が備えるヒータ23、24の温度を調整する。情報取得部102は、溶融樹脂が射出成形機100から射出される前の時点で、可動盤6に取り付けられている信号発生部61から発せられる信号を受信する。溶融樹脂が射出成形機100から射出される前の時点の例としては、例えば、「測定ブロック14の型締めのために型締め装置5の可動盤6が動き始めた時点」を例示することができる。なお、信号発生部61から信号が発せられる時点は、溶融樹脂が射出成形機100から射出される前の時点であれば、いつの時点であっても良い。
The
前記信号の受信をトリガとして、情報取得部102は、測定ブロック14が備える圧力センサ25、26から、圧力センサ25、26が溶融樹脂から受ける圧力の検出結果などの取得を開始する。その後、情報取得部102は、予め設定された一定の取得時間が経過した後に、圧力センサ25、26からの圧力の検出結果の取得を終了する。なお、前記一定の取得時間は、情報取得部102によって設定されても良い。
With the reception of the signal as a trigger, the
情報取得部102は、樹脂流動装置11から、下記(a)および(b)を取得する。
The
(a)圧力センサ25により検出される第1圧力値、
(b)圧力センサ26により検出される第2圧力値。
(A) The first pressure value detected by the
(B) A second pressure value detected by the
また、情報取得部102は、測定ブロック14が備える温度センサ27、28から温度の検出結果を取得する。情報取得部102にはタイマー103が内蔵されている。タイマー103は、情報取得部102が、測定ブロック14の型締めのために型締め装置5の可動盤6が動き始めた時点で、可動盤6に取り付けられている信号発生部61から発せられる信号を受信してから、圧力センサ25および圧力センサ26に溶融樹脂がそれぞれ到達するまでの時間を計測する。
Further, the
樹脂粘度算出部104は、情報取得部102が取得する圧力の検出結果、および温度の検出結果(ならびに時間の計測結果)に基づき、溶融樹脂の粘度を算出する。具体的には、樹脂粘度算出部104は、前記第1圧力値と、前記第2圧力値との差である圧力差を求める。なお、前記圧力差は、溶融樹脂の流動期における第1圧力値の平均と、第2圧力値の平均との差であっても良い。また、樹脂粘度算出部104は、前記第1到達時間と、前記第2到達時間との差である到達時間差を求める。また、樹脂粘度算出部104は、前記圧力差と前記到達時間差とに基づいて、溶融樹脂の樹脂粘度ηを算出する。
The resin
前記構成によれば、制御装置10(樹脂粘度算出部104)は、圧力差と到達時間差とに基づいて、溶融樹脂の樹脂粘度ηを求める。ここで、圧力差と到達時間差とは、射出成形機100による射出を1回行うだけで求めることができる量である。このため、前記構成によれば、射出成形機100による射出を1回行うだけで溶融樹脂の樹脂粘度ηを求めることができる。
According to the above configuration, the control device 10 (resin viscosity calculation unit 104) obtains the resin viscosity η of the molten resin based on the pressure difference and the arrival time difference. Here, the pressure difference and the arrival time difference are quantities that can be obtained by performing injection by the
〔樹脂粘度の具体的な算出方法〕
次に、図6および図7に基づき、樹脂粘度の具体的な算出方法について説明する。まず、測定ブロック14を射出成形機100に、その固定盤4と型締め用の可動盤6とによって取り付ける。射出成形機100の射出ノズル1aを前進させてスプル22に接続する(ノズルタッチ)。測定ブロック14は、溶融樹脂が樹脂流路15を固化することなく流れるようにヒータ23、24にて適切な温度に調整しておく。
[Specific calculation method of resin viscosity]
Next, a specific method for calculating the resin viscosity will be described with reference to FIGS. 6 and 7. First, the
加熱シリンダ1を所定温度に加熱した状態でスクリュー8を回転・後退させる。これにより、ホッパ2から投入された樹脂材料を加熱可塑化させ、溶融樹脂を加熱シリンダ1の先端部に溜めていく。スクリュー8を前進させることにより、加熱シリンダ1の先端部の溶融樹脂を射出ノズル1aからスプル22を介して樹脂流路15に流入させ、樹脂流出口15bから流出させる。
The
ここで、図6は、圧力センサ25、26による圧力の検出結果を示すグラフである。図6の符号601で示す図のグラフX1(第1グラフ)は、圧力センサ25による圧力と測定時間との関係を示すグラフである。一方、図6の符号601で示す図のグラフX2(第2グラフ)は、圧力センサ26による圧力と測定時間との関係を示すグラフである。これらのグラフは、圧力軸(P軸)と時間軸(t軸)とからなる直交座標系に描かれるグラフである。まず、同図の符号Aに示すように、圧力センサ25、26の圧力0のベースラインを合わせる処理を行う。すなわち、グラフX1のベースラインとグラフX2のベースラインとを一致させて原点較正を行う。原点較正を行った後のグラフが図6の符号602で示す図のグラフである。
Here, FIG. 6 is a graph showing the results of pressure detection by the
次に、図6の符号602で示す図の符号Bに示すように、圧力センサ25、26の圧力増加開始点を算出する。具体的には、樹脂粘度算出部104は、圧力センサ25により検出される前記第1圧力値の時間変化を表すグラフX1の立ち上がり部分を直線近似して求めた直線L1(第1直線)と、時間軸(t軸)との交点t1を求めることで前記第1到達時間を算出する。なお、グラフX1の立ち上がり部分とは、第1圧力値が増加に転じた後に単調に増加する部分である。
Next, as shown by reference numeral B in the figure shown by
また、樹脂粘度算出部104は、圧力センサ26により検出される前記第2圧力値の時間変化を表すグラフX2の立ち上がり部分を直線近似して求めた直線L2(第2直線)と、前記時間軸との交点t2を求めることで前記第2到達時間を算出する。なお、グラフX2の立ち上がり部分とは、第2圧力値が増加に転じた後に単調に増加する部分である。
Further, the resin
例えば、符号Cに示すように、グラフX1の立ち上がり部分を直線近似して求めた直線L1と、時間軸(t軸)との交点である交点t1を求める。また、グラフX2の立ち上がり部分を直線近似して求めた直線L2と、時間軸との交点である交点t2を求める。この交点t1と交点t2との間の距離から到達時間差Δtを算出することができる。この到達時間差Δtは、圧力センサ25、26のそれぞれへ溶融樹脂が到達する時間の差である。
For example, as shown by reference numeral C, obtaining a straight line L1 found by linear approximation rising portion of the graph X1, the intersection t 1 is the intersection of the time axis (t axis). Further, the straight line L2 obtained by linear approximation rising portion of the graph X2, obtaining the intersection t 2 is the intersection of the time axis. It is possible to calculate the arrival time difference Δt from the distance between the intersection point t 1 and the intersection point t 2. This arrival time difference Δt is the difference in the time for the molten resin to reach each of the
なお、到達時間差は、グラフX1およびグラフX2の各圧力値がそれぞれ増加に転じる領域を曲線で近似し、これらの近似曲線においてそれぞれP=0となる時間の差から求めても良い。また、到達時間差は、グラフX1の圧力値が増加に転じる領域の近似曲線と直線L1の交点における時間とグラフX2の圧力値が増加に転じる領域の近似曲線と直線L2との交点における時間との差から求めても良い。または、測定ブロック14の型締めのために型締め装置5の可動盤6が動き始めた時点で可動盤6に取り付けた信号発生部61から発せられる信号を受信することで第1圧力値および第2圧力値の取得を開始しても良い。このとき、第1圧力値および第2圧力値の取得を開始してから、圧力センサ26に溶融樹脂が到達するまでの時間と、圧力センサ26に溶融樹脂が到達するまでの時間とを、情報取得部102に内蔵するタイマー103でそれぞれ測定し、それらの差から到達時間差を求めても良い。
The arrival time difference may be obtained by approximating the regions where the pressure values of the graphs X1 and X2 turn to increase with curves, and from the time difference at which P = 0 in each of these approximate curves. Further, the arrival time difference is the time at the intersection of the approximate curve of the region where the pressure value of the graph X1 starts to increase and the straight line L1 and the time at the intersection of the approximate curve of the region where the pressure value of the graph X2 starts to increase and the straight line L2. It may be obtained from the difference. Alternatively, the first pressure value and the first pressure value and the first pressure value and the first pressure value are received by receiving a signal emitted from the
次に、符号Dで示すように、樹脂粘度算出部104は、グラフX1を参照して溶融樹脂の流動期において圧力センサ25が受ける圧力(第1圧力値)P1を求める。次に、樹脂粘度算出部104は、グラフX2を参照して溶融樹脂の流動期において圧力センサ26が受ける圧力(第2圧力値)P2を求める。これにより、圧力P1と圧力P2との差から圧力差ΔPを求めることができる。なお、流動期における圧力が変動する場合は、第1圧力値は、流動期における圧力センサ25が受ける圧力の平均値であっても良い。同様に第2圧力値は、流動期における圧力センサ26が受ける圧力の平均値であっても良い。
Next, as shown by reference numeral D, the resin
次に、図7に基づき、樹脂粘度のより具体的な算出方法の流れについて説明する。まず、S101では、P−t曲線(例えば、上述したグラフX1、グラフX2)のベースライン(圧力0のライン)を決定し、グラフX1のベースラインとグラフX2のベースラインとを一致させて原点較正を行い、S102に進む。S102では、P−t曲線の立ち上がり領域(立ち上がり部分)の直線近似を行い、時間軸tとの交点(具体的には、上述した交点t1、交点t2)を求めて、S103に進む。 Next, a flow of a more specific calculation method of the resin viscosity will be described with reference to FIG. 7. First, in S101, the baseline (pressure 0 line) of the Pt curve (for example, the graph X1 and the graph X2 described above) is determined, and the baseline of the graph X1 and the baseline of the graph X2 are matched to form the origin. Calibration is performed and the process proceeds to S102. In S102, performs linear approximation of the rising region (rising portion) of the P-t curve (specifically, intersection t 1 described above, the intersection t 2) the intersection of the time axis t the seeking, the process proceeds to S103.
次に、S103では、圧力センサ25、26のそれぞれの圧力増加開始点(具体的には、上述した交点t1および交点t2のそれぞれのt軸上の座標)を求めS104に進む。S104では、圧力センサ25、26のそれぞれへ溶融樹脂が到達する時間差(上述したΔt)を求め、S105に進む。次に、S105では、流動期における圧力センサ25、26の圧力差(上述したΔP)を求め、S106に進む。なお、溶融樹脂は、射出開始とともに圧力が高くなっていき、その後、比較的安定した圧力が続き、次いで溶融樹脂の圧力が低下して射出終了に至る。この比較的安定した圧力が続く期間を溶融樹脂の流動期と定義する。
Next, in S103, (specifically, coordinates on each t axis of intersection t 1 and intersection t 2 described above) the pressure each pressure increase start point of the
S106では、流路の断面積Sと、圧力センサ25、26間の距離Lを用いて、樹脂流量Qを求め、S107に進む。ここで、樹脂流量は、Q=(S×L)/Δtで与えられる。S107では、圧力差ΔPおよび流路厚Hを用いてせん断応力τwを求め、S108に進む。図8において、Hは樹脂流路15の高さ、P1およびP2は圧力センサ25、26の検出値である。このとき、δP/δx=(P2−P1)/L=ΔP/L=2τw/Hの関係が成り立つ。よって、せん断応力τwは、τw=(ΔP/L)×(H/2)で与えられる。
In S106, the resin flow rate Q is obtained by using the cross-sectional area S of the flow path and the distance L between the
S108では、流路幅Wを用いて、矩形の樹脂流路15のせん断速度γ’を求め、S109に進む。
In S108, the shear rate γ'of the rectangular
ここで、せん断速度γ’は、γ’=6×Q/(W×H2)で与えられる。次に、S109では、せん断応力τwとせん断速度γ’とを用いて樹脂粘度ηを算出する。なお、樹脂流路15の断面形状が矩形の場合、樹脂粘度ηは、η=τw/γ’で与えられる。
Here, the shear rate γ'is given by γ'= 6 × Q / (W × H 2). Next, in S109, the resin viscosity η is calculated using the shear stress τ w and the shear rate γ'. When the cross-sectional shape of the
以上により、ある温度Tでの樹脂粘度ηを求めることができる。なお、温度Tは、例えば温度センサ27、28の検出値にて与えることができる。次に、粘度測定後は、図3に示すように測定ブロック14の型開きを行ない、樹脂流路15内の樹脂20を取り除くことができる。
From the above, the resin viscosity η at a certain temperature T can be obtained. The temperature T can be given by, for example, the detected values of the
以上のように、本実施形態では、測定ブロック14を射出成形機100に取り付けて溶融樹脂の樹脂粘度ηを測定する。このため、射出成形機100の機差を包含した粘度データが得られる。また、測定ブロック14に形成された樹脂流路15の断面形状は矩形であり、樹脂流出口15bが外部に開放されている。このため、高せん断流動下の樹脂粘度が得られ、しかも、長繊維入り溶融樹脂であっても、目詰まりを招くことなく、その樹脂粘度を測定することができる。このため、本実施形態によれば、実機に即した射出成形シミュレーションを行なう上で有利になる。
As described above, in the present embodiment, the
〔樹脂流路の断面形状が円形の場合〕
なお、樹脂流路の断面形状は円形であっても良い。図9に基づき、樹脂流路の断面形状が円形である場合における、樹脂粘度ηの算出方法について説明する。図9は、断面形状が円形である樹脂流路79を備えた測定ブロック71の断面図である。同図に示すように樹脂流入口79aと樹脂流出口79bとは樹脂流路79を介して連通している。
[When the cross-sectional shape of the resin flow path is circular]
The cross-sectional shape of the resin flow path may be circular. A method of calculating the resin viscosity η when the cross-sectional shape of the resin flow path is circular will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view of the
固定型72には、圧力センサ25、圧力センサ26、温度センサ27、ヒータ23がそれぞれ設けられている。可動型73には、温度センサ28、ヒータ24がそれぞれ設けられている。溶融樹脂の流動期において圧力センサ25から取得される圧力の平均値をp1、溶融樹脂の流動期において圧力センサ26から取得される圧力の平均値をp2とする。また、Dは、樹脂流路79の断面の直径である。また、lは、圧力センサ25と圧力センサ26との間の距離である。また、Qは、流動期における溶融樹脂の流量である。
The fixed
同図に示す状態では、せん断応力τwは、τw=〔(p2−p1)×D〕/4lで与えられる。一方、せん断速度γ’は、γ’=(32×Q)/(π×D3)で与えられる。これにより、樹脂粘度ηが、η=τw/γ’で与えられる。 In the state shown in the figure, the shear stress τ w is given by τ w = [(p2-p1) × D] / 4l. On the other hand, the shear rate γ'is given by γ'= (32 × Q) / (π × D 3). As a result, the resin viscosity η is given by η = τ w / γ'.
〔ソフトウェアによる実現例〕
制御装置10の制御ブロック(特に情報取得部102および樹脂粘度算出部104)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
[Example of realization by software]
The control block of the control device 10 (particularly, the
後者の場合、制御装置10は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば少なくとも1つのプロセッサ(制御装置)を備えていると共に、前記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な少なくとも1つの記録媒体を備えている。そして、前記コンピュータにおいて、前記プロセッサが前記プログラムを前記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。前記プロセッサとしては、例えばCPU(Central Processing Unit)を用いることができる。前記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ROM(Read Only Memory)等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、前記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などをさらに備えていてもよい。また、前記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して前記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、前記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
In the latter case, the
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る演算装置(制御装置10)は、溶融樹脂が流入する流入口(樹脂流入口15a)と、前記溶融樹脂が流出する流出口(樹脂流出口15b)とが形成され、前記流入口と前記流出口とが流路(樹脂流路15)により連通しているとともに、前記流路を流れる前記溶融樹脂から受ける圧力を検出する第1圧力センサ(圧力センサ25)および第2圧力センサ(圧力センサ26)を備えた樹脂流動装置(11)と接続される演算装置であって、
前記樹脂流動装置から、下記(a)および(b)を取得する取得部(情報取得部102)と、
(a)前記第1圧力センサにより検出される第1圧力値
(b)前記第2圧力センサにより検出される第2圧力値
前記第1圧力値と、前記第2圧力値との差である圧力差を求めるとともに、前記第1圧力センサに前記溶融樹脂が到達した時間である第1到達時間と、前記第2圧力センサに前記溶融樹脂が到達した時間である第2到達時間との差である到達時間差を求め、前記圧力差と前記到達時間差とに基づいて、前記溶融樹脂の粘度を算出する粘度算出部(樹脂粘度算出部104)とを備えている構成である。
〔summary〕
In the arithmetic unit (control device 10) according to the first aspect of the present invention, an inflow port (
An acquisition unit (information acquisition unit 102) that acquires the following (a) and (b) from the resin flow device,
(A) First pressure value detected by the first pressure sensor (b) Second pressure value detected by the second pressure sensor Pressure which is the difference between the first pressure value and the second pressure value. It is the difference between the first arrival time, which is the time when the molten resin reaches the first pressure sensor, and the second arrival time, which is the time when the molten resin reaches the second pressure sensor. The configuration includes a viscosity calculation unit (resin viscosity calculation unit 104) that obtains the arrival time difference and calculates the viscosity of the molten resin based on the pressure difference and the arrival time difference.
前記構成によれば、粘度算出部は、圧力差と到達時間差とに基づいて、溶融樹脂の粘度を求める。ここで、圧力差と到達時間差とは、射出成形機による射出を1回行うだけで求めることができる量である。このため、前記構成によれば、射出成形機による射出を1回行うだけで溶融樹脂の粘度を求めることができる。 According to the above configuration, the viscosity calculation unit obtains the viscosity of the molten resin based on the pressure difference and the arrival time difference. Here, the pressure difference and the arrival time difference are quantities that can be obtained only by performing injection by the injection molding machine once. Therefore, according to the above configuration, the viscosity of the molten resin can be obtained only by performing injection by the injection molding machine once.
本発明の態様2に係る演算装置(制御装置10)は、前記態様1において、前記樹脂流動装置(11)は、固定型(12)と、型締め装置(5)に取り付けられた可動盤(6)によって可動する可動型(13)と、で構成される測定ブロック(14)をさらに備え、前記測定ブロックは、前記型締め装置の前記可動盤が作動することによって前記可動型が前記固定型の配置方向に変位して型締めされ、前記流路は、前記測定ブロックが型締めされることによって形成され、前記取得部は、前記溶融樹脂が射出成形機から射出される前の時点で、前記型締め装置の前記可動盤に取り付けた信号発生部(61)から発せられる信号を受信することで前記第1圧力値および前記第2圧力値の取得を開始し、予め設定された一定の取得時間が経過した後に前記第1圧力値および前記第2圧力値の取得を終了しても良い。前記構成によれば、射出成形機による射出を1回行うだけで圧力差を求めることができる。 In the arithmetic device (control device 10) according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the resin flow device (11) is a fixed mold (12) and a movable plate (5) attached to a mold clamping device (5). A movable type (13) that is movable according to 6) and a measurement block (14) that is composed of the measurement block (14) are further provided. The flow path is formed by molding the measuring block, and the acquisition portion is formed at a time point before the molten resin is ejected from the injection molding machine. Acquisition of the first pressure value and the second pressure value is started by receiving a signal emitted from a signal generation unit (61) attached to the movable platen of the mold clamping device, and a preset constant acquisition is started. The acquisition of the first pressure value and the second pressure value may be completed after a lapse of time. According to the above configuration, the pressure difference can be obtained only by performing injection by the injection molding machine once.
本発明の態様3に係る演算装置(制御装置10)は、前記態様1または2において、前記粘度算出部(樹脂粘度算出部104)は、時間軸と圧力軸とからなる直交座標系に対して描かれる、前記第1圧力値と測定時間との関係を示す第1グラフ(グラフX1)において、前記第1圧力値が増加に転じた後に単調に増加する部分である立ち上がり部分を近似して求めた第1直線(直線L1)と、前記時間軸との交点を求めることで前記第1到達時間を算出し、前記直交座標系に対して描かれる、前記第2圧力値と測定時間との関係を示す第2グラフ(グラフX2)において、前記第2圧力値が増加に転じた後に単調に増加する部分である立ち上がり部分を近似して求めた第2直線(直線L2)と、前記時間軸との交点を求めることで前記第2到達時間を算出し、前記圧力差を用いて前記溶融樹脂のせん断応力を算出し、前記第1圧力センサ(圧力センサ25)と前記第2圧力センサ(圧力センサ26)との間の距離と、前記到達時間差とを用いて前記溶融樹脂のせん断速度を算出し、前記せん断応力と前記せん断速度とから前記溶融樹脂の粘度を算出しても良い。前記構成によれば、射出成形機による射出を1回行うだけで溶融樹脂の粘度を求めることができる。 In the calculation device (control device 10) according to the third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the viscosity calculation unit (resin viscosity calculation unit 104) refers to a Cartesian coordinate system including a time axis and a pressure axis. In the first graph (graph X1) showing the relationship between the first pressure value and the measurement time, which is drawn, the rising portion, which is the portion where the first pressure value monotonically increases after turning to increase, is approximated and obtained. The first arrival time is calculated by finding the intersection of the first straight line (straight line L1) and the time axis, and the relationship between the second pressure value and the measurement time drawn with respect to the Cartesian coordinate system. In the second graph (graph X2) showing the above, the second straight line (straight line L2) obtained by approximating the rising portion, which is the portion where the second pressure value starts to increase and then monotonically increases, and the time axis. The second arrival time is calculated by obtaining the intersection of the above, the shear stress of the molten resin is calculated using the pressure difference, and the first pressure sensor (pressure sensor 25) and the second pressure sensor (pressure sensor) are calculated. The shear rate of the molten resin may be calculated using the distance to 26) and the arrival time difference, and the viscosity of the molten resin may be calculated from the shear stress and the shear rate. According to the above configuration, the viscosity of the molten resin can be determined only by performing injection by an injection molding machine once.
本発明の態様4に係る演算装置(制御装置10)は、前記態様1〜3の何れかにおいて、前記圧力差が、前記溶融樹脂の流動期における前記第1圧力値の平均と、前記第2圧力値の平均との差であっても良い。前記構成によれば、射出成形機による射出を1回行うだけで圧力差を求めることができる。 In the arithmetic unit (control device 10) according to the fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the pressure difference is the average of the first pressure value in the flow period of the molten resin and the second. It may be the difference from the average of the pressure values. According to the above configuration, the pressure difference can be obtained only by performing injection by the injection molding machine once.
本発明の態様5に係る演算装置(制御装置10)は、前記態様1〜4の何れかにおいて、前記流路(樹脂流路15)の断面形状が矩形であっても良い。樹脂流路の断面形状が矩形の場合、温度センサおよび圧力センサを設置し易くなる。 In the arithmetic unit (control device 10) according to the fifth aspect of the present invention, the cross-sectional shape of the flow path (resin flow path 15) may be rectangular in any of the first to fourth aspects. When the cross-sectional shape of the resin flow path is rectangular, it becomes easy to install the temperature sensor and the pressure sensor.
本発明の態様6に係る演算装置(制御装置10)は、前記態様1〜4の何れかにおいて、前記流路(樹脂流路15)の断面形状が円形であっても良い。樹脂流路の断面形状が円形の場合、演算に必要なパラメータが矩形の場合に比べて少なく、樹脂流路断面の直径を変えた場合の補正が簡易である。 In the arithmetic unit (control device 10) according to the sixth aspect of the present invention, the cross-sectional shape of the flow path (resin flow path 15) may be circular in any of the first to fourth aspects. When the cross-sectional shape of the resin flow path is circular, the parameters required for the calculation are smaller than when the cross-sectional shape is rectangular, and the correction when the diameter of the resin flow path cross section is changed is simple.
本発明の態様7に係る演算方法は、溶融樹脂が流入する流入口(樹脂流入口15a)と、前記溶融樹脂が流出する流出口(樹脂流出口15b)とが形成され、前記流入口と前記流出口とが流路(樹脂流路15)により連通しているとともに、前記流路を流れる前記溶融樹脂から受ける圧力を検出する第1圧力センサ(圧力センサ25)および第2圧力センサ(圧力センサ26)を備えた樹脂流動装置(11)と接続される演算装置(制御装置10)により実行される演算方法であって、
前記樹脂流動装置から、下記(a)および(b)を取得する取得ステップと、
(a)前記第1圧力センサにより検出される第1圧力値
(b)前記第2圧力センサにより検出される第2圧力値
前記第1圧力値と、前記第2圧力値との差である圧力差を求めるとともに、前記第1圧力センサに前記溶融樹脂が到達した時間である第1到達時間と、前記第2圧力センサに前記溶融樹脂が到達した時間である第2到達時間との差である到達時間差を求め、前記圧力差と前記到達時間差とに基づいて、前記溶融樹脂の粘度を算出する粘度算出ステップとを含む方法である。前記方法によれば、前記態様1と同様の効果を得ることができる。
In the calculation method according to the seventh aspect of the present invention, an inlet (
The acquisition step of acquiring the following (a) and (b) from the resin flow device, and
(A) First pressure value detected by the first pressure sensor (b) Second pressure value detected by the second pressure sensor Pressure which is the difference between the first pressure value and the second pressure value. It is the difference between the first arrival time, which is the time when the molten resin reaches the first pressure sensor, and the second arrival time, which is the time when the molten resin reaches the second pressure sensor. This method includes a viscosity calculation step of obtaining the arrival time difference and calculating the viscosity of the molten resin based on the pressure difference and the arrival time difference. According to the method, the same effect as that of the first aspect can be obtained.
本発明の各態様に係る演算装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記演算装置が備える各部(ソフトウェア要素)として動作させることにより上記演算装置をコンピュータにて実現させる演算処理プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。 The arithmetic unit according to each aspect of the present invention may be realized by a computer. In this case, the arithmetic unit is realized by the computer by operating the computer as each part (software element) included in the arithmetic unit. Arithmetic processing programs and computer-readable recording media on which they are recorded also fall within the scope of the present invention.
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
[Additional notes]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, new technical features can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
5 型締め装置
6 可動盤
10 制御装置(演算装置)
11 樹脂流動装置
12、72 固定型
13、73 可動型
14、71 測定ブロック
15、79 樹脂流路(流路)
15a、79a 樹脂流入口(流入口)
15b、79b 樹脂流出口(流出口)
25 圧力センサ(第1圧力センサ)
26 圧力センサ(第2圧力センサ)
61 信号発生部
100 射出成形機
102 情報取得部(取得部)
104 樹脂粘度算出部(粘度算出部)
5
11
15a, 79a Resin inflow port (inflow port)
15b, 79b Resin outlet (outlet)
25 Pressure sensor (1st pressure sensor)
26 Pressure sensor (second pressure sensor)
61
104 Resin viscosity calculation unit (viscosity calculation unit)
Claims (8)
前記樹脂流動装置から、下記(a)および(b)を取得する取得部と、
(a)前記第1圧力センサにより検出される第1圧力値
(b)前記第2圧力センサにより検出される第2圧力値
前記第1圧力値と、前記第2圧力値との差である圧力差を求めるとともに、前記第1圧力センサに前記溶融樹脂が到達した時間である第1到達時間と、前記第2圧力センサに前記溶融樹脂が到達した時間である第2到達時間との差である到達時間差を求め、前記圧力差と前記到達時間差とに基づいて、前記溶融樹脂の粘度を算出する粘度算出部とを備えていることを特徴とする演算装置。 An inflow port into which the molten resin flows in and an outflow port from which the molten resin flows out are formed, and the inflow port and the outflow port are communicated by a flow path and received from the molten resin flowing through the flow path. A computing device connected to a resin flow device equipped with a first pressure sensor and a second pressure sensor for detecting pressure.
The acquisition unit that acquires the following (a) and (b) from the resin flow device, and
(A) First pressure value detected by the first pressure sensor (b) Second pressure value detected by the second pressure sensor Pressure which is the difference between the first pressure value and the second pressure value. It is the difference between the first arrival time, which is the time when the molten resin reaches the first pressure sensor, and the second arrival time, which is the time when the molten resin reaches the second pressure sensor. A calculation device including a viscosity calculation unit that obtains an arrival time difference and calculates the viscosity of the molten resin based on the pressure difference and the arrival time difference.
前記測定ブロックは、前記型締め装置の前記可動盤が作動することによって前記可動型が前記固定型の配置方向に変位して型締めされ、
前記流路は、前記測定ブロックが型締めされることによって形成され、
前記取得部は、
前記溶融樹脂が射出成形機から射出される前の時点で、前記型締め装置の前記可動盤に取り付けた信号発生部から発せられる信号を受信することで前記第1圧力値および前記第2圧力値の取得を開始し、
予め設定された一定の取得時間が経過した後に前記第1圧力値および前記第2圧力値の取得を終了することを特徴とする請求項1に記載の演算装置。 The resin flow device further includes a measurement block composed of a fixed type and a movable type that is movable by a movable plate attached to a mold clamping device.
The measuring block is molded by activating the movable platen of the mold clamping device so that the movable mold is displaced in the arrangement direction of the fixed mold.
The flow path is formed by molding the measurement block.
The acquisition unit
Before the molten resin is injected from the injection molding machine, the first pressure value and the second pressure value are received by receiving a signal emitted from a signal generating unit attached to the movable platen of the mold clamping device. Start getting and
The arithmetic unit according to claim 1, wherein the acquisition of the first pressure value and the second pressure value is completed after a predetermined acquisition time has elapsed.
時間軸と圧力軸とからなる直交座標系に対して描かれる、前記第1圧力値と測定時間との関係を示す第1グラフにおいて、前記第1圧力値が増加に転じた後に単調に増加する部分である立ち上がり部分を近似して求めた第1直線と、前記時間軸との交点を求めることで前記第1到達時間を算出し、
前記直交座標系に対して描かれる、前記第2圧力値と測定時間との関係を示す第2グラフにおいて、前記第2圧力値が増加に転じた後に単調に増加する部分である立ち上がり部分を近似して求めた第2直線と、前記時間軸との交点を求めることで前記第2到達時間を算出し、
前記圧力差を用いて前記溶融樹脂のせん断応力を算出し、
前記第1圧力センサと前記第2圧力センサとの間の距離と、前記到達時間差とを用いて前記溶融樹脂のせん断速度を算出し、
前記せん断応力と前記せん断速度とから前記溶融樹脂の粘度を算出することを特徴とする請求項1または2に記載の演算装置。 The viscosity calculation unit
In the first graph showing the relationship between the first pressure value and the measurement time drawn with respect to the Cartesian coordinate system including the time axis and the pressure axis, the first pressure value increases monotonically after turning to increase. The first arrival time is calculated by finding the intersection of the first straight line obtained by approximating the rising portion, which is a portion, and the time axis.
In the second graph showing the relationship between the second pressure value and the measurement time drawn with respect to the Cartesian coordinate system, the rising portion, which is a portion where the second pressure value starts to increase and then monotonically increases, is approximated. The second arrival time is calculated by finding the intersection of the second straight line and the time axis.
The shear stress of the molten resin is calculated using the pressure difference.
The shear rate of the molten resin was calculated using the distance between the first pressure sensor and the second pressure sensor and the arrival time difference.
The arithmetic unit according to claim 1 or 2, wherein the viscosity of the molten resin is calculated from the shear stress and the shear rate.
前記溶融樹脂の流動期における前記第1圧力値の平均と、前記第2圧力値の平均との差であることを特徴とする請求項1から3までの何れか1項に記載の演算装置。 The pressure difference is
The arithmetic unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the average of the first pressure values and the average of the second pressure values in the flow period of the molten resin is the difference.
前記樹脂流動装置から、下記(a)および(b)を取得する取得ステップと、
(a)前記第1圧力センサにより検出される第1圧力値
(b)前記第2圧力センサにより検出される第2圧力値
前記第1圧力値と、前記第2圧力値との差である圧力差を求めるとともに、前記第1圧力センサに前記溶融樹脂が到達した時間である第1到達時間と、前記第2圧力センサに前記溶融樹脂が到達した時間である第2到達時間との差である到達時間差を求め、前記圧力差と前記到達時間差とに基づいて、前記溶融樹脂の粘度を算出する粘度算出ステップとを含むことを特徴とする演算方法。 An inflow port into which the molten resin flows in and an outflow port from which the molten resin flows out are formed, and the inflow port and the outflow port are communicated by a flow path and received from the molten resin flowing through the flow path. A calculation method executed by a calculation device connected to a resin flow device including a first pressure sensor and a second pressure sensor for detecting pressure.
The acquisition step of acquiring the following (a) and (b) from the resin flow device, and
(A) First pressure value detected by the first pressure sensor (b) Second pressure value detected by the second pressure sensor Pressure which is the difference between the first pressure value and the second pressure value. It is the difference between the first arrival time, which is the time when the molten resin reaches the first pressure sensor, and the second arrival time, which is the time when the molten resin reaches the second pressure sensor. A calculation method including a viscosity calculation step of obtaining an arrival time difference and calculating the viscosity of the molten resin based on the pressure difference and the arrival time difference.
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