JP2022066954A - 射出成形支援システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な材料の探索を支援することができるようにした射出成形支援システムおよび方法を提供すること。【解決手段】射出成形支援システム１は、金型と所定の材料との組合せを用いた生産実績と、所定の材料の材料情報とを取得する処理３５と、生産実績と、所定の材料の材料情報と、予め取得された複数の材料の材料情報とを取得し、取得された情報に基づいて複数の材料の中から少なくとも一つの候補材料を選択する処理３６と、選択された候補材料と金型との組み合わせを用いて射出成形するための補正成形条件を作成する処理４３と、作成された補正成形条件と出力された候補材料とをユーザへ提供する処理３４とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形支援システムおよび方法に関する。

特許文献１では、ニューラルネットワークを用いて成形品質の予測関数を定め、ユーザが選択した特定成形条件に対する品質予測値を表示する。

特許第４１６７２８２号

特許文献１に記載の方法では、試し成形のデータに基づいて定められた予測関数により、作業者が選択した特定の成形条件に対する品質予測値を表示する。したがって、特許文献１では、あらかじめ試し成形によりデータを取得する必要がある。

射出成形により得られる品質と成形条件との相関は、金型、射出成形機および材料の組み合わせによって異なる。例えば、実際の射出成形機は、たとえ同一設計の下で製造されていても、わずかながら固有の機差をそれぞれ有しており、その固有の機差が樹脂の挙動に影響を与える。また、例えば同じ種類（例えば、ポリプロピレン）の材料でも、そのグレードによって流動性は大きく異なるため、同じ成形条件を入力しても金型内における樹脂の挙動は大きく異なる。

近年、プラスチック廃棄物による海洋汚染問題などの環境問題から、プラスチックのリサイクル材の活用が大きく注目されている。欧州を中心に一部の地域ではバージン材の使用に対する課税や法規制も検討されているため、プラスチック製品を製造するメーカにとってリサイクル材の活用は喫緊の課題である。

しかし、前述のとおり、材料が変わると、品質と成形条件との相関も大きく変化する。したがって、製品の設計者にとって、製品の要求品質に対して、流動性と得られる成形品質とを考慮してリサイクル材を探索することは容易ではない。特許文献１のように試し成形のデータに基づいて出力された予測品質値を材料探索の指針とする場合、複数の材料に対して試し成型を行う必要があるため、多大な工数を要する。リサイクル材の場合に限らず、例えば高価なバージン材料から安価な他のバージン材料を探索する場合にも、同様の課題が生じる。

また、リサイクル材は、成形時の熱履歴、使用時環境による劣化、およびリサイクル時の異物混入や熱履歴により、バージン材と比較して材料特性のばらつきが大きい。したがって、試し成形で品質と成形条件との相関を取得する場合、有意なデータを得るには測定点数を増やす必要があるため、さらに多くの工数を要する。設計者は、材料のばらつきの大きさも考慮して材料の使用可否を検討する必要がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は適切な材料の探索を支援することができるようにした射出成形支援システムおよび方法を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明の一つの観点に関わる射出成形支援システムは、それぞれがプロセッサと記憶装置とを含む計算機を一つ以上有して構成される射出成形支援システムであって、プロセッサは、金型と所定の材料との組合せを用いた生産実績と、所定の材料の材料情報とを取得する処理と、記憶装置から、生産実績と、所定の材料の材料情報と、予め取得された複数の材料の材料情報とを取得し、取得された情報に基づいて複数の材料の中から少なくとも一つの候補材料を選択する処理と、選択された候補材料と金型との組み合わせを用いて射出成形するための補正成形条件を作成する処理と、作成された補正成形条件と出力された候補材料とをユーザへ提供する処理とを実行する。

本発明によれば、複数の材料の中から少なくとも一つの候補材料を選択し、選択された候補材料と金型との組み合わせを用いて射出成形するための補正成形条件を作成し、作成された補正成形条件と出力された候補材料とをユーザへ提供することができる。

射出成形支援システムの機能ブロック図である。 射出成形支援システムの実現に使用できる計算機のハードウェア構成およびソフトウェア構成を示す説明図である。 射出成形機の構成を示す断面図である。 射出成形支援システムの実行方法を示すフローチャートである。 材料固有情報を取得する方法を示すブロック図である。 本実施例の効果を確認するための実験の概略を示す説明図である。 樹脂温度によりランナー部圧力が変化する様子を示すグラフである。 樹脂温度の設定値と、ランナー部の圧力の積分値との相関関係を示すグラフである。 第２実施例に係る射出成形システムの計算機構成を示す説明図である。 第３実施例に係る射出成形システムの計算機構成を示す説明図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態に係る射出成形支援システムは、金型と所定の材料との組合せを用いた生産実績と、所定の材料の材料情報とを入力する工程と、前記生産実績と、前記所定の材料の材料情報と、予め取得された複数の候補材料の材料情報とに基づいて、少なくとも一つの候補材料を出力する工程と、出力された候補材料と前記金型との組み合わせを用いて射出成形するための補正成形条件を作成する工程とを備え、候補材料と補正成形条件を提供する。

本実施形態によれば、金型と所定の材料との組合せによる生産実績に対して、所定の材料の材料情報と、生産実績と、予め取得された複数の候補材料の材料情報とに基づいて、少なくとも一つの候補材料と、金型と候補材料との組合せを用いて射出成形するための補正成形条件とを画面に表示させるなどしてオペレータに提供することができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では、金型と所定の材料との組合せを用いた生産実績と、所定の材料の材料情報とを入力する工程と、生産実績と、所定の材料の材料情報と、予め取得された複数の候補材料の材料情報とに基づいて、一つまたは複数の候補材料を出力する工程と、金型と候補材料との組合せを用いて射出成形するための補正成形条件を作成する工程とを備え、候補材料と補正成形条件を表示する。得られた候補材料のうち、ユーザは任意の採用材料を選択することで、採用材料を用いて補正成形条件を入力することで、射出成形が実施される。

本実施形態によれば、或る材料での生産実績のある金型を用いて他の材料で成形する場合に、良品が得られる生産実績と予め取得された材料情報とに基づき、良品が得られる少なくとも一つの候補材料と、その候補材料を採用した場合の適切な成形条件（補正された成形条件）とを得ることができる。これらの候補材料と補正成形条件とは、射出成形機のユーザ（オペレータ）へ提供される。

本実施形態では、材料情報に、材料固有の流動性に対応する物理量を含む。本実施形態では、材料に固有の流動性に対応する物理量をあらかじめ取得し、その材料に対応付けて材料情報として記憶する。

本実施形態では、或る金型と材料との組合せによる生産実績と予め取得された材料情報とから、少なくとも一つの候補材料と、その候補材料と前記金型とを用いる場合の補正成形条件を生成する。本実施形態に係る射出成形支援システムでは、ユーザは、射出成形支援システムから提供された候補材料の中から、任意の採用基準にしたがって一つの材料を選択することができる。そして、ユーザは、金型、候補材料および補正成形条件の組み合わせにより、射出成形を実行させる。任意の採用基準としては、例えば材料のコスト、材料供給の安定性、材料の生産地域、材料物性とそのばらつきの大きさ、材料が採用された実績の有無、リサイクル容易性およびリサイクル材使用率などが挙げられる。

採用基準に合致する度合いを点数化し、合計得点の高い候補材料をユーザへ提示することもできる。

本実施形態の射出成形支援システムによれば、或る材料で生産実績のある金型を用いて他の材料で射出成形を行う場合において、良品の得られる生産実績と予め取得された材料情報とに基づき、流動性が適合する候補材料を従来よりも速やかに得ることができる。そして、本実施形態の射出成形支援システムでは、得られた候補材料を使用する際の適切な成形条件も得ることができる。

これにより、本実施形態によれば、例えば、所定の材料の代わりに他の材料を用いる場合に、設計者の指定した他の材料と所定の材料とでは流動性が一致しないため、要求品質を満たす射出成形を行うことができないという事例の発生を抑制することができる。

さらに、本実施形態に係る射出成形支援システムでは、採用された材料に対して、熟練作業者による成形条件の設定変更が不要となるため、開発リードタイムおよび生産開始リードタイムの短縮と、成形品質の向上とを実現することができる。

なお、本実施形態では、射出成形に関する物理量として金型開き量、速度、圧力、温度および体積を例に挙げて説明するが、それら物理量は或る所定の値であってもよいし、値の時間変化を示すカーブ（特性線）であってもよい。

図１～図１０を用いて第１実施例を説明する。図１は、射出成形支援システム１の機能ブロック図である。

射出成形システム１は、例えば、生産管理システム２と、製造実行システム３と、材料提案システム４と、製造工場５を含む。以下に述べる射出成形システム１の各機能の一部または全部は、ソフトウェアとして構成してもよいし、ソフトウェアとハードウェアとの協働として実現してもよいし、固定的な回路を有するハードウェアを用いて実現してもよい。それら機能の少なくとも一部を、一部の回路を変更可能なハードウェアを用いて実現してもよい。生産管理システム２、製造実行システム３、および製造工場５の有する機能の少なくとも一部を、オペレータが手動で実行してもよい。

生産管理システム２は、生産計画を管理するシステムであり、少なくとも生産計画管理部２１を含む。生産計画管理部２１は、受注状況および在庫状況に合わせて、生産仕様、数量、および時期などを含む生産計画を生成する機能である。

製造実行システム３は、製造工場５に対して生産実行を指示するシステムである。製造実行システム３は、生産管理システム２により生成された生産計画に基づいて、製造条件と成形条件を決定し、製造条件と成形条件を含む生産指示を製造工場５へ送る。製造条件は、例えば、生産（射出成形）に用いる射出成形機を特定する情報、生産に使用する金型を特定する情報、生産に使用する材料を特定する情報、生産する成形品の数量、生産時期、要求品質などを含む。

製造実行システム３について説明する。製造実行システム３は、例えば、製造条件決定部３１と、生産実績記憶部３２と、生産実績取得部３３と、製造実行指示部３４と、候補材料取得部３５と、材料決定部３６と、生産実績学習部３７とを備える。

製造条件決定部３１は、生産管理システム２の生産計画管理部２１より生成される生産計画に基づいて、上述の製造条件を決定する機能である。製造条件決定部３１は、製造条件に関する情報を材料提案システム４に送信することができる。製造条件に関する情報は、金型、射出成形機および材料とに関する所定の情報を含むことができる。所定の情報は、例えば、金型の容量、金型のランナー構成を含む。所定の情報として、さらに例えば、生産する成形品の要求品質や材料の要求特性を含んでいても良い。なお、製造条件決定部３１は、金型のＣＡＤ（Computer Aided Design）データと、射出成形機の仕様データおよび設定データとのうち、いずれか一方または両方を「所定の情報」として材料提案システム４へ送信することもできる。材料提案システム４は、製造条件決定部３１から受信した情報を材料情報４１に格納させる。

生産実績記憶部３２は、生産実績を記憶する機能である。本実施例において、生産実績とは、射出成形機と金型と材料との組み合わせに対して、要求された品質の成形品が得られると確認された成形条件である。

生産実績取得部３３は、生産実績記憶部３２から生産実績を取得する機能である。生産実績取得部３３は、製造条件決定部３１により決定された金型（以下、第１の金型とする）による生産実績を、生産実績記憶部３２から読み出して取得する。

生産実績取得部３３は、第１の金型による生産実績が無い場合、製造実行指示部３４に対して、製造条件決定部３１により決定された第１の材料（以下、所定の材料）と第１の金型との組合せにおける成形条件出しを要求する。成形条件出しの要求とは、製造工場５において、適切な成形条件を探索させるための指示である。成形条件出しの要求を受けた製造工場５は、入力された製造条件にしたがって各種パラメータを変えながら、適切な成形条件を見つける。

第１の金型による生産実績が無く、かつ製造条件決定部３１から受信した製造条件において材料が指定されておらず、成形品の要求品質と材料の要求特性のみが指定されている場合、製造実行システム３は、成形品の要求品質と材料の要求特性とを候補材料取得部３５へ入力し、新規な候補材料を選定するように指示する。新規な候補材料とは、第１の金型による生産実績が無く、かつ製造実行指示部３４による材料の指定もない場合に、候補材料取得部３５が選定して出力する材料である。以下、新規な候補材料を新規材料と呼ぶことがある。

第１の金型と所定の材料との組合せによる生産実績が有る場合、生産実績取得部３３は、生産実績記憶部３２から取得した生産実績を候補材料取得部３５へ出力し、代替材料としての候補材料の出力（提案）を指示する。

第１の金型による生産実績は有るが、第１の金型と所定の材料との組合せによる生産実績が無い場合、生産実績取得部３３は、生産実績記憶部３２から第１の金型との生産実績のある他の材料とその生産実績を取得し、候補材料取得部３５へ出力して代替材料の提案を指示する。但し、代替材料とは、第１の金型との生産実績がある場合に、候補材料取得部３５から提案される材料である。

候補材料取得部３５は、材料提案システム４から、製造条件決定部３１により決定された第１の金型に使用する候補材料を取得する機能である。

候補材料取得部３５は、材料提案システム４に対して、候補材料と、第１の金型と候補材料の組合せによる成形条件の生成を要求し、材料提案システム４で生成された、少なくとも一つの候補材料とその補正成形条件とを取得する機能である。候補材料取得部３５は、材料提案と成形条件の生成に必要な基礎的情報とを材料提案システム４へ与えることにより、材料提案システム４から候補材料を取得する。

候補材料の生成に必要な基礎的情報には、例えば、代替材料の提案においては、製造条件決定部３１により決定された第１の金型の情報と、第１の金型との組合せによる生産実績のある第１の材料と、第１の金型と第１の材料との組合せによる生産実績（第１の生産実績）とが含まれる。新規な候補材料の提案においては、製造条件決定部３１により決定された第１の金型の情報と、成形品の要求品質と材料の要求特性とが含まれる。第１の金型の情報としては、ランナー構造、成形品の体積および成形品の形状などが含まれる。

候補材料取得部３５は、材料提案システム４から候補材料とその補正成形条件とを取得すると、生産実績記憶部３２を参照し、候補材料による生産実績の有無を生産実績記憶部３２から取得する。第１の金型と候補材料の組合せによる生産実績（第２の生産実績）がある場合、材料提案システム４から取得した成形条件を第２の生産実績で上書きし、「採用実績あり」のフラグを立てる。

これに対し、第２の生産実績はないが、他の金型との組合せによる生産実績（第３の生産実績）がある場合、候補材料取得部３５は、材料提案システム４から取得した補正成形条件をそのまま保持して、「採用実績あり」のフラグを立てる。候補材料による生産実績がない場合、候補材料取得部３５は、材料提案システム４から取得した補正成形条件をそのまま保持する。その後、候補材料取得部３５は、取得された候補材料と、その成形条件あるいは第２の生産実績、および採用実績の有無を材料決定部３６へ出力する。

材料決定部３６は、候補材料取得部３５から入力された候補材料とその成形条件あるいは第２の生産実績、および採用実績の有無に基づき、製造を実行する採用材料を決定する機能である。採用材料とは、候補材料の中から選択された材料である。したがって、選択された候補材料と言い換えることもできる。材料決定部３６は、一つまたは複数の候補材料の中から、任意の採用基準に応じて、一つの採用材料を決定する。

任意の採用基準としては、例えば材料のコスト、材料供給の安定性、材料の生産地域、材料物性とそのばらつきの大きさ、採用実績の有無、リサイクル容易性およびリサイクル材使用率などが挙げられる。

ここで、出力された（提供された）候補材料のうちいずれの候補材料を使用するかは、手動または自動で決定することができる。例えば、ユーザが、表示された候補材料を参照して手動で判断してもよい。あるいは、設定された採用基準の値が最良となる候補材料を自動で選択してもよい。

例えば、ユーザは、表示された候補材料のうち、採用実績があり、かつ製品の要求品質を満たす材料特性とリサイクル材使用率とのバランスに優れる材料を採用材料として手動選択することができる。さらに例えば、材料決定部３６は、あらかじめ材料特性とコストを採用基準として設定しておき、候補材料の中から、製品の要求品質を満たす材料特性を有し、かつコストが最も安い材料を採用材料として自動選択してもよい。なお、所定の材料に対し、任意の採用基準において適切な候補材料がない場合、所定の材料を候補材料として選択する。適切な候補材料とは、任意の採用基準において、所定の材料よりも優れた候補材料である。

材料決定部３６は、採用材料を決定すると、決定された採用材料とその成形条件あるいは第２の生産実績を製造実行指示部３４へ出力する。但し、所定の材料が採用材料となった場合、第１の生産実績を製造実行指示部３４へあわせて出力する。

製造実行指示部３４は、製造工場５に製造実行を指示する機能である。なお、製造実行を生産と呼ぶこともできる。製造実行指示には、例えば、生産実績取得部３３により入力される成形条件出し要求と、材料決定部３６により入力された採用材料とその補正成形条件のうちいずれか一つと、製造条件決定部３１により決定される製造条件とが含まれる。

生産実績学習部３７は、製造工場５において良好な成形品品質が得られることが確認された成形条件を、生産実績記憶部３２へ記録させる機能である。生産実績学習部３７は、製造工場５の品質検査部５３から取得される、成形品の品質結果を示す情報に基づいて、所定基準以上の品質が得られた成形条件を生産実績記憶部３２に登録する。

材料提案システム４について説明する。材料提案システム４は、候補材料と成形条件を出力する機能である。材料提案システム４は、代替材料（候補材料）の提案において、製造実行システム３から入力された第１の金型と所定の材料の組合せによる生産実績と予め取得された候補材料の材料情報とに基づいて、候補材料のうち所定の材料と流動性が一致しうる候補材料と、流動性の一致するその候補材料と第１の金型との組合せによる成形条件とを出力する。また、材料提案システム４は、新規材料（新規な候補材料）の提案において、製造実行システム３から入力された第１の金型と成形品の要求品質と材料の要求特性とに基づいて、成形品の要求品質と材料の要求特性とを満たす候補材料を出力する機能も有する。

本実施例における材料情報とは、各材料に固有の情報である。材料情報は、材料の型番と仕様だけでなく、材料に固有の流動性と推奨成形条件の範囲とを含む。さらに、材料情報は、材料のコスト、材料供給の安定性、材料の生産地域、材料物性とそのばらつきの大きさ、採用実績の有無、リサイクル容易性およびリサイクル材使用率などを含むこともできる。

本実施例における材料の流動性とは、任意の成形条件を射出成形機に入力して射出成形させた場合の、射出成形機の所定の位置、あるいは金型内の所定の位置における物理量の実測値と前記任意の成形条件とを関連付けた情報を含む。材料の流動性には、さらに、メルトフローレート測定により得られるメルトフローレート（ＭＦＲ）や、キャピラリーレオメータにより得られる溶融粘度を含んでもよい。材料の流動性は、少なくとも材料の推奨成形条件の範囲内において、温度と関連付けられて登録されている必要がある。

ここで、流動性を測定するための射出成形機の所定の位置とは、例えば、ノズル先端部などである。流動性を測定するための金型内の所定の位置は、例えば、金型の樹脂流入口などである。物理量には、例えば、樹脂の圧力、樹脂の温度、樹脂の速度、樹脂の材料物性、および金型の開き量（型開き量）が含まれる。材料物性とは、例えば、樹脂の密度、樹脂の粘度、樹脂の繊維長の分布（強化繊維含有材料の場合）などである。このうち、材料の流動性に最も相関する物理量は樹脂の粘度であるが、粘度に限らず、圧力、温度、および速度から算出した流動性に相関する特徴量を用いることもできる。

本実施例における推奨成形条件とは、例えば、材料メーカが指定する、成形不良が起こりにくいことが予め確認された成形条件の範囲である。例えば、一般的なポリプロピレンの場合、シリンダ温度の推奨成形条件は１８０～２８０℃であるが、材料のグレードによってその温度範囲は異なる。推奨成形条件として規定されるパラメータには、温度、速度、圧力、および型締め力などが含まれる。

加えて、本実施例における成形品の要求品質は、例えば、成形品の任意の位置における寸法や製品の重量のばらつきを含む。材料の要求特性とは、例えば引張強度、衝撃強度、ヤング率、線膨張係数、耐熱性、耐燃性、耐薬品性などが含まれる。

材料提案システム４についてさらに説明する。材料提案システム４は、例えば、材料情報記憶部４１と、材料情報取得部４２と、成形条件補正部４３と、材料情報学習部４４とを含む。

材料情報記憶部４１は、各材料について予め取得される材料情報を記憶する機能である。

材料情報取得部４２は、製造実行システム３から指定された材料（所定の材料）の情報を材料情報記憶部４１から取得する。さらに、材料情報取得部４２は、材料情報記憶部４１に記憶されているすべての候補材料のうち、所定の材料と流動性が一致しうる候補材料を探索して取得する機能を持つ。あるいは、材料情報取得部４２は、製造実行システム３から指定された第１の金型と成形品の要求品質と材料の要求特性とに基づいて、成形品の要求品質と材料の要求特性とを満たす候補材料を出力する機能も有する。

代替材料の提案において、材料情報取得部４２は、材料情報記憶部４１から所定の材料の情報を取得する。また、材料情報取得部４２は、所定の材料の情報のうち、第１の生産実績のシリンダ温度における、所定の材料の流動性を取得する。次に、材料情報取得部４２は、材料情報記憶部４１に登録されているすべての候補材料の材料情報を参照し、候補材料固有の推奨成形条件の範囲内で、流動性が所定の材料の流動性と一致しうる候補材料を候補材料として取得する。

例えば、第１の生産実績におけるシリンダ温度が１９０℃であるとする。或る材料の推奨成形条件におけるシリンダ温度が１８０～２１０℃であるとする。シリンダ温度２１０℃において、所定の材料の流動性と前記材料の流動性とが一致する場合、材料情報取得部４２は、この材料を候補材料として選択し、選択された候補材料の情報を材料情報記憶部４１から取得する。

材料情報取得部４２は、このようにして得られた候補材料の材料情報と、製造実行システム３から取得した所定の材料情報と第１の生産実績とを、成形条件補正部４３へ出力する。あるいは、材料情報取得部４２は、流動性の一致しうる候補材料が見つからなかった場合、候補材料がないことを成形条件補正部４３へ通知する。

新規材料の提案において、材料情報取得部４２は、材料情報記憶部４１に登録されているすべての候補材料の材料情報を参照して、入力された材料の要求特性を満たす候補材料を取得する。例えば、材料の要求特性として線膨張係数、ヤング率、および耐熱性の許容範囲が指定された場合、材料情報記憶部４１に記憶されている材料のうち指定された各特性をすべて満たす材料が、新規材料（新しい候補材料）として取得される。材料情報取得部４２は、得られた少なくとも一つの新規材料を、製造実行システム３へ出力する。

成形条件補正部４３は、材料情報取得部４２から入力される情報に基づいて、成形条件を補正する。成形条件補正部４３は、材料情報取得部４２から入力される、所定の材料情報と、候補材料の材料情報と、第１の金型と所定の材料の組合せによる生産実績とに基づいて成形条件を補正することにより、補正成形条件を生成する機能である。例えば、シリンダ温度２１０℃において所定の材料の流動性と候補材料の流動性とが一致した場合、「シリンダ温度２１０℃」を補正成形条件とする。成形条件補正部４３は、各候補材料の材料情報と、各候補材料に関連付けられた補正成形条件とを、製造実行システム３の候補材料取得部３５へ出力する。

材料情報学習部４４は、センサ５７からのデータ（センシングデータ）に基づいて、物理量の特徴量を抽出し、この特徴量を材料情報として材料情報記憶部４１へ記憶させる機能である。センサ５７は、射出成形機構５０または金型に設けられる。材料情報学習部４４は、製造工場５から得られた射出成形プロセス５４中のセンシングデータから特徴量を抽出し、抽出された特徴量を材料情報として材料情報記憶部４１へ記憶させる。

製造工場５について説明する。製造工場５は、製造実行システム３からの製造実行指示を受けて、射出成形プロセス５４～５６のいずれか一つまたは複数を実行する。図１では、射出成形を「ＩＭ」と略記する場合がある。

製造工場５は、例えば、製造実行部５１と、複数台の射出成形機５０（図３で後述）と、複数の金型（図３で後述）と、成形条件作成部５２と、成形品品質検査部５３とを有する。以下、成形品品質検査部５３を品質検査部５３と略記する場合がある。

製造実行部５１は、製造実行システム３の製造実行指示部３４から入力される製造条件に基づいて、射出成形プロセスを実行する。製造実行部５１は、補正成形条件を入力されると、製造条件で指示された金型と材料との組合せに対して補正成形条件を適用し、射出成形プロセス５４を実行する。すなわち、射出成形プロセス５４は、指定された金型と材料との組合せを用いて、補正成形条件に基づいて射出成形するプロセスである。

製造実行部５１は、指示された金型と材料との組合せに対して生産実績を入力することにより、射出成形プロセス５５を実行する。すなわち、射出成形プロセス５５は、指定された金型と材料との組合せを用いて、良品生産の実績のある成形条件で射出成形プロセスを実行する。

製造実行部５１は、成形条件出し要求を入力されると、成形条件作成部５２に成形条件出しの指示を出す。成形条件作成部５２は、製造実行部５１から成形条件出し要求を受け取ると、安定して良品が得られる最適な成形条件を導出する。成形条件を導出する際に、予め樹脂の流動を解析し、おおよその成形条件を見出しておくことにより、成形条件を得るまでの短縮することができる。

品質検査部５３において、導出された成形条件に基づいて良品を安定して得られることを確認できた場合、導出された成形条件を入力して射出成形プロセス５６を実行する。すなわち、射出成形プロセス５６は、成形条件を導出し、その導出された成形条件にしたがって射出成形するプロセスである。

品質検査部５３は、射出成形プロセスで得られた成形品の品質の良否を判定する機能である。成形品品質は、例えば、寸法、反り量、バリ、傷、光沢、色彩などに基づいて評価される。成形品の品質検査は、自動的に行われてもよいし、検査員により手動で行われてもよいし、半自動で行われてもよい。

品質検査部５３は、成形品の品質が良好であった場合、製造条件と、射出成形機と金型との組合せと、成形条件と、成形品品質の検査結果とを、製造実行システム３の生産実績学習部３６へ出力する。

なお、本実施例に係る成形機固有情報は、予め製造工場５が保有する各射出成形機および金型に搭載されたセンサ５７により、金型内の所定の位置における物理量を測定して、成形条件補正システム４に出力することにより取得される。

図２は、本実施例の射出成形システム１の実現に使用することができる計算機１０の構成例を示す。ここでは、一つの計算機１０から射出成形システム１を実現する場合を説明するが、これに限らず、複数の計算機を連携させることにより少なくとも一つの射出成形システム１を構築することもできる。また、上述の通り、生産管理システム２、製造実行システム３、および製造工場５は、専用のソフトウェアやハードウェアを用いず、各機能の少なくとも一部をオペレータが実施してもよい。

後述する他の実施例のように、材料提案システム４を、クラウドサーバ上で機能するソフトウェアとして構築し、複数のユーザと共有することもできる。この場合、材料情報記憶部４１に記録されている材料情報を複数のユーザ間で共有することができる。この場合は、ユーザ数が増加すればするほど、他のユーザが取得した候補材料の材料情報を活用して、候補材料と補正成形条件とを取得できるケースが増える。したがって、材料提案システム４をクラウドサーバ上に構築し、複数のユーザで共有すれば、材料情報を取得する工数を短縮できる。

計算機１０は、例えば、演算装置１１、メモリ１２、記憶装置１３、入力装置１４、出力装置１５、通信装置１６、媒体インターフェース部１７を備えており、それら各装置１１～１７は通信経路ＣＮ１により接続されている。通信経路ＣＮ１は、例えば、内部バス、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などである。

演算装置１１は、例えばプロセッサなどから構成されている。演算装置１１は、記憶装置１３に記憶されたコンピュータプログラムをメモリ１２に読み出して実行することにより、射出成形解析システム１としての各機能２１、３１、３３～３７、４２～４４、５１，５２、６０を実現する。

プロセッサの一例としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）が考えられるが、所定の処理を実行する主体であれば他の半導体デバイスでもよい。後述の実施例のように、サーバコンピュータとクライアントコンピュータからなるサーバクライアントシステムにおいては、クライアントコンピュータは、サーバコンピュータからの指示に基づいて、ユーザインターフェースの画面を更新したり、ユーザから入力される情報を取得してサーバコンピュータへ送信したりする。

記憶装置１３は、コンピュータプログラムとデータとを記憶する装置であり、例えば、フラッシュメモリまたはハードディスクなどの書き換え可能な記憶媒体を有する。記憶装置１３には、オペレータにＧＵＩ（Graphical User Interface）を提供するＧＵＩ部６０を実現するためのコンピュータプログラムと、上述した各機能２１、３１、３３～３７、４２～４４、５１，５２を実現するためのコンピュータプログラムとが格納される。記憶装置１３の記憶領域を用いることにより、生産実績記憶部３２と材料情報記憶部４１とが実現される。

入力装置１４は、オペレータが計算機１０に情報を入力する装置である。入力装置１４としては、例えば、キーボード、タッチパネル、マウスなどのポインティングデバイス、音声指示装置（いずれも不図示）などがある。出力装置１５は、計算機１０が情報を出力する装置である。出力装置１５としては、例えば、ディスプレイ、プリンタ、音声合成装置（いずれも不図示）などがある。

通信装置１６は、外部の情報処理装置と計算機１０とを通信経路ＣＮ２を介して通信させる装置である。外部の情報処理装置としては、図示せぬ計算機のほかに、外部記憶装置１９がある。計算機１０は、外部記憶装置１９に格納されたデータ（成形機固有情報、生産実績など）およびコンピュータプログラムを読み込むことができる。計算機１０は、記憶装置１３に記憶されたコンピュータプログラムおよびデータの全部または一部を、外部記憶装置１９に送信して記憶させることもできる。

媒体インターフェース部１７は、外部記録媒体１８に読み書きする装置である。外部記録媒体１８としては、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、メモリカード、ハードディスクなどがある。外部記録媒体１８から記憶装置１３へコンピュータプログラムおよびデータを転送させることもできるし、記憶装置１３に記憶されたコンピュータプログラムおよびデータの全部または一部を外部記録媒体１８へ転送して記憶させることもできる。

図３は、射出成形機５０の概要を示す。図３を用いて、射出成形プロセスの各過程を説明する。本実施例において、成形現象とは、射出成形プロセスにおいて生じる一連の現象を示す。本実施例では、射出成形プロセスを、計量および可塑化過程と、射出および保圧過程と、冷却過程と、取出過程とに大別する。

計量および可塑化過程では、可塑化用モータ５０１を駆動力としてスクリュー５０２を後退させ、ホッパー５０３から樹脂ペレット５０４をシリンダ５０５内へ供給する。そして、ヒータ５０６による加熱とスクリュー５０２の回転とにより、樹脂を可塑化させて均一な溶融状態とする。スクリュー５０２の背圧および回転数の設定により、溶融樹脂の密度と強化繊維の破断度合いとが変化する。これらの変化は成形品品質に影響する。

射出および保圧過程では、射出用モータ５０７を駆動力としてスクリュー５０２を前進させ、ノズル５０８を介して溶融樹脂を金型５０９内へ射出する。金型５０９内に射出された溶融樹脂には、金型５０９の壁面からの冷却と、流動に起因するせん断発熱とが並行して作用する。すなわち溶融樹脂は、冷却作用と加熱作用を受けながら、金型５０９のキャビティ内へ向けて流動する。

金型５０９に溶融樹脂を充填した後、溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮分を、保圧をかけて金型５０９に供給する。ここで、射出中の圧力および保圧中の圧力に対して、金型５０９を閉じておく力である型締力が小さい場合は、溶融樹脂の固化後に微少な金型開きが生じてしまい、その微少な隙間により成形品品質が影響を受ける。

冷却過程では、一定温度に保持された金型５０９により、溶融樹脂が固化温度以下に冷却される。この冷却過程において発生する残留応力は、成形品の品質に影響を与える。残留応力は、金型内での流動により生じる材料物性の異方性、保圧による密度分布、成形収縮率の不均等に伴って発生する。

取出過程では、金型５０９を開閉するモータ５１１を駆動力として型締機構５１２を駆動させることにより、金型５０９を開く。そして、突き出し用モータ５１３を駆動力としてエジェクタ機構５１４を駆動させることにより、固化した成形品を金型５０９内から取り出す。その後、次のショットに向けて金型５０９は閉じられる。成形品を金型５０９から取り出す場合において、十分な突き出し力が成形品に均等に作用しなかったときには、成形品に残留応力が残ってしまい、成形品の品質に影響する。

射出成形機５０において、ロードセル５１０による圧力値が、入力された成形条件内の圧力値へ近づくように圧力制御される。シリンダ５０５の温度は、複数のヒータ５０６により制御される。スクリュー５０２の形状とシリンダ５０５の形状とノズル５０８の形状とによって、射出成形機毎に異なる圧力損失が生じる。これにより、金型５０９の樹脂流入口における圧力は、射出成形機に入力された成形条件に示される圧力よりも低い値となる。さらに、ヒータ５０６の配置とノズル部における樹脂のせん断発熱とに起因して、金型５０９の樹脂流入口における樹脂温度は、射出成形機に入力された成形条件に示される樹脂温度と異なる場合がある。

射出機構の構成（スクリュー５０２の形状、シリンダ５０５の形状、ノズル５０８の形状、ヒータ５０６の配置など）は、射出成形機によって異なる。したがって、金型５０９の樹脂流入口における溶融樹脂の物理量が等しくなるように、成形条件を補正することにより、異なる射出成形機を用いても同じ成形品品質を得ることができる。

同様に、例えば所定の材料から候補材料へ材料を変更する際、金型５０９の樹脂流入口における溶融樹脂の流動性が等しくなるように、成形条件を補正することにより、異なる材料においても同等の成形品品質を確保することができる。

成形品の品質は、形状特性（重量、長さ、厚さ、ヒケ、バリ、反りなど）と、外観不良などの表面特性（ウェルド、シルバー、焼け、白化、傷、気泡、剥離、フローマーク、ジェッティング、色・光沢など）と、機械的・光学特性（引張強度、耐衝撃性、透過率など）とで評価される。

形状特性は、射出および保圧過程と冷却過程とにおける、圧力および温度の履歴と型締力とに強い相関がある。表面特性は、発生する現象に対して、それぞれ発生要因が異なる。例えばフローマークおよびジェッティングは、射出過程における樹脂の温度と速度とに強い相関がある。機械的特性および光学的特性は、例えば引張強度の場合、破壊試験での評価が必要になるため、重量などの相関する他の品質指標で評価されることが多い。

成形条件には、射出成形プロセスの各過程に対応したパラメータが設定される。計量および可塑化過程については、計量位置、サックバック、背圧、背圧速度、および回転数などが設定される。射出および保圧過程については、圧力と温度と時間と速度とがそれぞれ設定される。射出および保圧過程については、射出と保圧とを切り替えるスクリュー位置（ＶＰ切替位置）と、金型５０９の型締め力も設定される。冷却過程については、保圧後の冷却時間が設定される。温度に関するパラメータとして、複数のヒータ５０６の温度、および金型５０９を冷却するための冷媒の温度および流量となどが設定される。

図４は、射出成形支援システム１により行われる射出成形方法の例を示すフローチャートである。図中、射出成形機を成形機と略記する。以下、第１の金型を決定された金型または所定の金型と、第１の射出成形機を決定された成形機または所定の成形機と、表現する場合がある。

生産管理システム２は、ＧＵＩ部６０により実現される生産計画管理部２１から、生産計画を決定するための情報である受注状況と在庫状況などを取得する（Ｓ１）。例えば、オペレータは、ＧＵＩ上に表示された受注状況や在庫状況から、最適な生産仕様、数量、および時期を決定し、生産計画を生成する（Ｓ１）。あるいは、ロジスティクス全体を最適化するための数理計画モデルとアルゴリズムとを導入することにより、自動的に生産計画を生成することもできる。

製造実行システム３は、ＧＵＩ部６０により実現される製造条件決定部３１から、生産計画を取得し、製造条件を決定する（Ｓ２）。例えば、オペレータは、生産計画と製造工場５の射出成形機の稼働状況とから、最適な射出成形機と金型との組合せなどを決定する。あるいは、生産効率を最適化するための数理計画モデルとアルゴリズムとを導入することにより、自動的に製造条件を決定することもできる。また、製造条件として、決定された金型と射出成形機との組合せによる生産実績の有無にかかわらず、使用する材料を暫定的に指定することもできる。また、成形品の要求品質と材料の要求特性を指定することもできる。

製造実行システム３は、ＧＵＩ部６０により実現される生産実績取得部３３から、生産実績記憶部３２に記録された、ステップＳ２で決定された金型による生産実績を参照し、生産実績の有無を判定する（Ｓ３）。決定された金型による生産実績がない場合（Ｓ３：ＮＯ）、ステップＳ４へ移る。決定された金型による生産実績がある場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ステップＳ９へ移る。

生産実績取得部３３は、ステップＳ２で決定された製造条件において、材料が指定されているか判定する（Ｓ４）。材料が指定されている場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、生産実績取得部３３は、製造実行指示部３４に、決定された金型と指定された材料（所定の材料）との組合せによる成形条件出しを要求する。材料が指定されていない場合（Ｓ４：ＮＯ）、生産実績取得部３３は、候補材料取得部３５に、新規材料の提案を要求する（Ｓ６）。

製造実行システム３は、ＧＵＩ部６０により実現される製造実行指示部３４において、生産実績取得部３３あるいは材料決定部３６から成形条件出し要求が入力された場合、製造工場５に成形条件出しの指示を出す（Ｓ５）。

例えば、成形条件作成部５２において、オペレータは、ＧＵＩ部６０により実現される製造実行部５１から、成形条件出しの指示を確認する。オペレータは、決定された射出成形機と決定された金型との組合せによる射出成形プロセスを実施することにより、安定して良品が得られる最適な成形条件を導出する（Ｓ５）。ステップＳ５では、予め樹脂流動解析により理論上で最適な成形条件を導出しておくことで、成形条件出しにおける射出成形プロセスの繰り返し回数（試行錯誤の回数）を低減することができる。

一方、製造実行システム３は、ＧＵＩ部６０により実現される候補材料取得部３５において、生産実績取得部３３から新規材料の提案を要求されると、製造条件決定部３１により決定された金型と、成形品の要求品質と、材料の要求特性とを材料提案システム４に入力して、少なくとも一つの候補材料の提案を指示する（Ｓ６）。

材料提案システム４の材料情報取得部４２は、材料情報記憶部４１に予め記憶された材料の情報を参照して、製造実行システム３から入力された材料の要求特性を満たす候補材料を少なくとも一つ取得し、製造実行システム３へ出力する（Ｓ７）。

製造実行システム３は、ＧＵＩ部６０により実現される材料決定部３６において、材料提案システム４から入力された候補材料のうち、任意の基準に基づいて採用する材料を決定する（Ｓ８）。また、材料決定部３６は、製造実行指示部３４に、決定された金型と採用された材料との組合せによる成形条件を導出するように要求する（Ｓ８）。

決定された金型による生産実績がある場合、候補材料取得部３５は、製造条件決定部３１により決定された金型と、所定の材料と、所定の材料と決定された金型との組合せによる第１の生産実績とを材料提案システム４に入力することにより、候補材料の提案を指示する（Ｓ９）。

但し、製造条件決定部３１において材料が指定されなかった場合、候補材料取得部３５は、生産実績取得部３３において取得された、決定された金型との組合せで生産実績のある材料のうち、いずれか１つを所定の材料として選択する（Ｓ９）。

材料情報取得部４２は、材料情報記憶部４１に予め記憶された材料情報を参照して、製造実行システム３から入力された第１の生産実績のシリンダ温度における所定の材料の流動性を評価する（Ｓ１０）。

材料情報取得部４２は、材料情報記憶部４１に予め記憶された候補材料の情報を参照して、候補材料固有の推奨成形条件の範囲内で、流動性が所定の材料の流動性と一致しうる材料を候補材料として取得する（Ｓ１１）。

材料情報取得部４２は、得られた候補材料の材料情報と、所定の材料情報と、第１の生産実績と、ステップ１０で評価した所定の材料の流動性とを、成形条件補正部４３へ出力する（Ｓ１１）。あるいは、材料情報取得部４２は、流動性の一致しうる候補材料が見つからなかった場合、候補材料が無い旨を成形条件補正部４３へ出力する（Ｓ１１）。

成形条件補正部４３は、材料情報取得部４２から入力された、所定の材料情報と、候補材料の材料情報と、第１の生産実績と、所定の材料の流動性とから、決定された金型と候補材料との組合せによる補正成形条件を生成する（Ｓ１２）。成形条件補正部４３は、候補材料の材料情報と、候補材料に関連付けられた補正成形条件とを、製造実行システム３の候補材料取得部３５へ出力する（Ｓ１２）。候補材料が複数ある場合、成形条件補正部４３は、各候補材料の材料情報と候補材料毎の補正成形条件とを、製造実行システム３へ出力する（Ｓ１２）。

候補材料取得部３５は、材料提案システム４から入力された候補材料について、生産実績記憶部３２を参照して、決定された金型（第１の金型）との組合せによる生産実績を取得する（Ｓ１３）。決定された金型と候補材料の組合せによる生産実績（第２の生産実績）がある場合、候補材料取得部３５は、材料提案システム４から取得した成形条件を第２の生産実績で上書きし、「採用実績あり」のフラグを立てる。

これに対し、第２の生産実績は無いが、他の金型との組合せによる生産実績（第３の生産実績）がある場合、候補材料取得部３５は、材料提案システム４から取得した補正成形条件をそのまま保持して、「採用実績あり」のフラグを立てる。候補材料による生産実績がない場合、候補材料取得部３５は、材料提案システム４から取得した補正成形条件をそのまま保持する。候補材料取得部３５は、取得された候補材料と、その成形条件あるいは第２の生産実績と、採用実績の有無とを材料決定部３６へ出力する（Ｓ１３）。

材料決定部３６は、材料提案システム４から入力された候補材料のうち、任意の基準において採用する候補材料（採用材料）を決定する（Ｓ１４）。材料決定部３６は、採用材料と、候補材料取得部３５により取得された採用材料の補正成形条件あるいは第２の生産実績とを、製造実行指示部３４へ出力する（Ｓ１４）。

製造実行システム３は、ＧＵＩ部６０により実現される製造実行指示部３４から、製造工場５へ向けて製造実行指示を出力する（Ｓ１５）。製造実行指示は、ステップ２で決定された製造条件と、ステップ１４で入力された採用材料と、採用材料の補正成形条件あるいは第２の生産実績とを含む。

製造工場５のオペレータは、決定された製造条件と、採用材料と、生産実績あるいは補正成形条件とを確認し、その内容に問題が無いと判断すると、製造工場５へ製造実行指示を与えることができる。あるいは、オペレータが、決定された生産実績あるいは補正成形条件の内容を確認しなくても、候補材料と、候補材料に適切な補正成形条件とを提供することもできる。

オペレータは、ＧＵＩ部６０により実現される製造実行部５１を介して、製造実行指示の内容を確認し、指示された射出成形機、金型、材料、および成形条件との組合せにしたがって射出成形プロセスを実行させる（Ｓ１５）。

成形品品質検査部５３は、ステップＳ５またはステップＳ１５で実施された、射出成形プロセスにより得られた成形品品質が良好であった場合、例えば製造条件と、金型と材料の組合せと、成形条件と、成形品品質の検査結果とを、生産実績学習部３６に登録させる（Ｓ１６）。オペレータは、生産実績学習部３６へこれらの情報を登録するために、ＧＵＩ部６０を用いることができる。

これにより、次回以降、製造条件として同じ金型と材料の組合せが決定された場合には、生産実績記憶部３２に記憶された生産実績に基づいて製造することができる。あるいは、候補材料から採用材料を決定する際に、生産実績の有無を判断基準の一つとすることができる。

図５は、材料情報を取得する方法の例を示すブロック図である。図５に示す材料情報の取得方法は、所定の位置に所定の物理量を計測するセンサが設けられた「センサ付き金型」、「センサ内蔵金型」、「センサ付き射出成形機」のいずれかを用いることにより実現される。

まず任意の成形条件６０１を、実際の射出成形機６０２へ入力することにより、金型内の所定部位における物理量を取得する。ここで、射出成形機６０２は、図３で述べた射出成形機５０に対応する。

成形条件６０１は、単一である必要はなく、複数であってもよい。成形品品質として良品が得られる範囲内において、種々の成形条件で物理量を取得することができる。特に、材料の推奨成形条件に範囲内で複数の成形条件を試みておくことが好ましい。

材料情報のうち、材料の流動性は、樹脂温度または射出速度の設定値によって異なりうるため、単一の成形条件において取得しても、有効でない場合がある。

実際の射出成形機６０２において成形現象を取得するために、成形機内センサ６０５または金型内センサ６０６を用いる方法がある。成形機内センサ７０５の例は、図３に示すロードセル５１０である。

成形機内センサ６０５を用いる場合、例えば金型６０３を装着せずに射出するエアーショットを行う。エアーショット時のロードセル５１０の出力を観測することにより、射出機構による圧力損失を間接的に測定できる。あるいは、ノズル部にセンサを搭載して、金型に樹脂が流入する少し前の、樹脂の状態を測定する。樹脂温度を測定する場合、エアーショットにより得られた樹脂の温度を温度計などで直接測定することもできる。

金型内センサ６０６を用いる場合、金型６０３内の任意の位置にセンサを配置することにより、金型６０３内の成形現象を直接測定して、物理量の実測値６０８を取得することができる。なお、成形品７０４の品質は、製品品質検査６０７により取得できる。

得られた物理量から、特徴量が取得される（６０９）。得られた物理量は、いずれも射出成形プロセス中の時間変化として取得されるため、直接評価することは難しい。そこで、本実施例では、物理量の時間変化から、材料の流動性と相関する特徴量を取得することにより、材料の流動性の定量的な評価を可能とする。

本実施例では、得られた特徴量と最初に入力した任意の成形条件を関連付けて、材料情報データベース６１０に記録する。材料情報データベース６１０は、図１の材料情報記憶部４１に対応する。

図６は、本実施例による材料の流動性の取得方法を検証する実験例の概要を示す。図６には、製品部の上面図７０と、製品部の側面図７１と、ランナー部の上面図７２とが示されている。本実験例では、ランナー部から５点のピンゲート方式で製品部へ樹脂が流入する構造である。実際の成形実験では、ランナーのセンサ配置部７３に圧力センサ（不図示）を配置して、成形現象として、ランナー部７２の圧力の時間変化を取得した。

本実験例で得られたデータのうち、圧力センサから、射出開始時間から圧力の最大値に至るまでの時間までの圧力の積分値を「特徴量」として取得した。成形に使用する材料は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を用いた。射出成形機は、最大型締力１５０ｔおよびスクリュー径４４ｍｍの電動射出成形機を用いた。

図７、図８を用いて、図６で述べた実験例の測定結果を説明する。図７および図８は、金型内センサ６０６を用いて物理量の実測値を取得した場合の、ランナーのセンサ配置部７３における測定結果である。

本実験では、ランナーのセンサ配置部７３における圧力の時間変化と圧力の積分値とを取得した。樹脂温度の入力値を変えた場合のそれぞれの出力値を取得した。

図７は、樹脂温度の入力値を変えた場合の圧力センサの時系列データを示す。図７に示すように、射出過程における圧力は、樹脂温度の設定値が高いほど小さくなった。

図８は、樹脂温度の入力値を変えた場合の圧力の積分値の値の変化を示す。点は実測データを示し、線は線形回帰による回帰直線を示す。図８に示すように、樹脂温度の設定値が高いほど圧力の積分値は小さくなった。また、線形回帰により実測データを良好にフィッティングできた。これより、任意の温度の設定値に対して、樹脂の流動性を予測可能であることが確認できた。

同様に、複数の材料において樹脂温度の設定値に対する圧力の積分値の値を取得し、任意の回帰モデルによるフィッティングを行うことにより、材料を変更した際において流動性が一致する樹脂温度の設定値を予測することができる。

物理量を測定する金型内の部位（以下、測定部位）について説明する。いずれの金型構造においても、測定部位は、少なくとも金型内の樹脂流入口からキャビティ内に至るまでのスプルー部あるいはランナー部を含むことが好ましい。

キャビティ内を測定部位としてもよいが、上述の手順で成形機固有情報を導出する際には、樹脂流入口からキャビティに至るまでの圧力損失を考慮する必要がある。このため、樹脂流入口からキャビティ内に至るまでの解析精度が保障されている必要がある。

キャビティ内にセンサを設けて測定する場合、センサ形状に起因した跡が成形品に残る可能性がある。このため、外観品質が要求される場所には、センサを導入できないという制約が生じる。

そこで、本実施例では、樹脂流入口に近く、外観品質が要求されないスプルー部あるいはランナー部を測定部位とすることにより、簡便かつ高精度に成形機固有情報を求めることができるようにした。

スプルー部およびランナー部に加えて、例えば、キャビティ内のゲート直下部、樹脂合流部（ウェルド部）、流動末端部などのように、特徴的な流動が観測されうる部位を測定部位として使用してもよい。この場合、複数のセンサにより得られる物理量から、より高精度に成形機固有情報を求めることができる。

例えば、複数の測定部位でのフローフロントの通過時刻から、溶融樹脂の流速を求めることができるため、溶融樹脂の速度についての成形機固有情報を導出できる。さらに、このときの圧力と温度とを測定することにより、金型内の溶融樹脂の粘度を推定することもできる。

なお、金型構造と測定する物理量とによって、適切な測定部位は異なる。金型開き量以外の物理量では、いずれの金型構造であっても、可能であるならスプルー部を測定部位とするのが好ましい。なお、本明細書において「好ましい」という表現は、何らかの有利な効果を期待できるという意味で使用しているにすぎず、その構成が必須であることを意味するものではない。

スプルー部にセンサを設けることが金型設計上難しい場合、ランナー部にセンサを配置すればよい。ダイレクトゲートの場合、ランナー部が存在しないため、キャビティ内からなるべくゲートに近い部位を測定部位として選択する。

サイドゲート、ジャンブゲート、サブマリンゲート、およびバナナゲートでは、スプルー部直下のランナー部や、ゲート直前のランナー部などにセンサ配置する。ピンゲートの場合、３プレート構造となるため、センサ配置には工夫が必要だが、スプルー部直下のランナー部などにセンサを配置する。ピンゲートの場合、キャビティには繋がらないダミーのランナーを測定用に設けて測定部位としてもよい。測定専用の部位を設けることにより、金型設計の自由度が向上する。フィルムゲートやファンゲートの場合、ゲート部に流入する前のランナー部にセンサを配置する。

上述の物理量として測定するパラメータについて説明する。本実施例では、補正成形条件を導出するために、少なくとも圧力を測定する。また、前述のとおり温度を測定して粘度をより高精度に測定することもできる。圧力と温度の測定には、例えば、金型内圧力センサ、金型表面温度センサ、樹脂温度センサなどを用いることができる。樹脂温度センサには、熱電対などの接触式温度センサ、または赤外線放射温度計などの非接触式温度センサのいずれかまたは両方を用いることができる。圧力と温度とのいずれの物理量も、射出成形プロセス中の時間変化を記録する。

射出成形システム１は、金型開き量と温度と圧力とに加えて、フローフロント速度やフローフロント通過時刻を取得してもよい。フローフロントの速度とフローフロントの通過とを検出するセンサからは、射出成形プロセス中の時間変化ではなく、フローフロント通過時点の情報を得ることができる。フローフロント通過時刻を取得する場合は、少なくとも２つ以上のセンサを設けて、２点間での樹脂の通過時刻を比較する。フローフロントの速度と通過時刻とを検出することにより、射出速度をより正確に評価できる。

上述の物理量の特徴量について説明する。本実施例の補正成形条件の導出においては、例えば、圧力の最大値と積分値と、温度の最大値とを用いることができる。また、圧力の時間変化に対して、時間微分値の最大値を取得することも有効である。この特徴量は、材料の瞬間粘度と相関がある。圧力の積分値は、射出過程と保圧過程とを分けて算出してもよい。射出過程における圧力の積分値は、射出過程における材料の平均粘度と相関がある。

赤外線放射式の樹脂温度センサを用いる場合、射出過程における温度センサの時間変化の出力値に対して、時間微分値の最大値を取得してもよい。この特徴量は、溶融樹脂のフローフロント速度と相関がある。フローフロント速度を測定する場合、そのまま流動速度に相関する特徴量として用いる。フローフロント通過時刻を取得する場合、２点間の通過時刻から流速を計算して特徴量として用いる。射出速度の設定値に対する流速の関係を記録しておくことで、射出速度をより正確に補正できるようになる。

加えて、算出した物理量の特徴量は、そのばらつきの大きさも含めて記憶させることが好ましい。例えば、図８において、回帰モデルに対して実測値はばらつきを有する。このばらつきは射出成型機に固有のばらつきに加え、材料固有のばらつきの情報を含む。

例えば、廃プラスチックを由来とする市場回収リサイクル材は、成形時の熱劣化、使用時の劣化、回収・分別時の異物混入、およびリペレット時の熱劣化など、リペレットされるまでに複数の劣化を受ける。この劣化度合いは回収された廃棄物により異なるため、バージン材に対して市場回収リサイクル材は材料固有のばらつきが大きくなる。

このため、例え回帰モデルにより材料変更後の流動性が一致しうると判断しても、量産時には材料の流動性のばらつきに起因した不良が発生する懸念がある。したがって、予め材料固有のばらつきの情報を取得してユーザに提示することにより、ユーザは、流動性のばらつきが製品の要求性能に対して適切かどうかを判断することができる。あるいは、流動性のばらつきに対して、製品の設計を見直して要求性能を下げるなどして、リサイクル材の使いこなしを計ることができる。これにより、量産時の歩留りを考慮した材料選定および設計が可能になり、リサイクル材の活用を支援することができる。

このように構成される本実施例によれば、或る材料で生産実績のある金型を用いて他の材料で成形する場合に、良品が得られる生産実績と予め取得された材料情報とに基づき、良品が得られる少なくとも一つの候補材料と、候補材料を用いた際に適切な成形条件を得ることができる。例えば、現行材料が高価で変更したいが、適切な代替材料の検討が難しいユーザに対し、より安価かつ流動性が一致しうる代替候補材料とその補正成形条件を提案することで、材料変更に伴う工数を大幅に短縮しつつ、低コスト化を実現することができる。同様に、リサイクル材の活用を促進することができる。

さらに、本実施例によれば、金型での生産実績が無い場合においても、予め取得された材料情報と製品の要求特性とに基づき、新規材料を提案することができる。

さらに、本実施例では、多数のユーザが取得した材料固有情報を共有することで、ユーザが増えるほど、他のユーザが取得した材料固有情報を活用して、補正成形条件を取得できるケースが増えるため、材料固有情報の取得の工数を大幅に短縮できる。

図９を用いて第２実施例を説明する。本実施例を含む以下の各実施例では、第１実施例との相違を中心に述べる。本実施例では、射出成形システム１の材料提案システム４をネットワークＣＮ２上の計算機１０Ａに設け、生産管理システム２と製造実行システム３とを、製造工場５を持つユーザ（Ｅ／Ｕ）側の計算機８で管理する。

工場側の計算機８は、成形条件補正システム４の実装された計算機１０Ａに対して、所定の情報を送信することにより、候補材料と補正成形条件を得ることができる。所定の情報としては、上述の通り、例えば、代替材料の提案においては、製造条件決定部３１により決定された金型の情報と、決定された金型との組合せによる生産実績のある材料（以下、所定の材料とする）と、決定された金型と所定の材料との組合せによる生産実績（第１の生産実績）とが含まれる。あるいは、新規材料の提案においては、製造条件決定部３１により決定された金型の情報と、成形品の要求品質と材料の要求特性とが含まれる。金型の情報としては、ランナー構造、成形品の体積および成形品の形状などが含まれる。

このように構成される本実施例も、第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例によれば、複数のユーザの計算機８は、計算機１０Ａの提供する材料提案システム４を共同で利用することができる。したがって、本実施例では、一つの材料提案システム４により、複数の工場に対して候補材料と補正成形条件とを提供することができる。

図１０を用いて第３実施例を説明する。本実施例では、図１で述べた生産管理システム２、製造実行システム３、材料提案システム４、製造工場５を計算機１０（２）、１０（３）、１０（４）、１０（５）で実現し、通信ネットワークＣＮ２で接続する。

このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、システム２～５毎に計算機１０（２）～（５）を割り当てるため、例えば、分散する複数の製造工場の計算機１０（５）を、共通の生産管理システム２、製造実行システム３、材料提案システム４を用いて管理することもできる。

なお、射出成形システムについて述べた全ての特徴は、成形条件補正システムの特徴として述べることもできる。

本発明は上記した実施例に限定されず、様々の変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。さらに、本実施例に開示された特徴の組合せは、特許請求の範囲の記載に限定されない。

１：射出成形システム、２：生産管理システム、３：製造実行システム、４：材料提案システム、５：製造工場、３１：製造条件決定部、３２：生産実績記憶部、３３：生産実績取得部、３４：製造実行指示部、３５：候補材料取得部、３６：材料決定部、３７：生産実績学習部、４１：材料情報記憶部、４２：材料情報取得部、４３：成形条件補正部、４４：材料情報学習部、５１：製造実行部、５２：成形条件作成部、５３：品質検査部、５７：センサ

Claims (10)

1. それぞれがプロセッサと記憶装置とを含む計算機を一つ以上有して構成される射出成形支援システムであって、
   前記プロセッサは、
   金型と所定の材料との組合せを用いた生産実績と、前記所定の材料の材料情報とを取得する処理と、
   前記記憶装置から、前記生産実績と、前記所定の材料の材料情報と、予め取得された複数の材料の材料情報とを取得し、取得された情報に基づいて前記複数の材料の中から少なくとも一つの候補材料を選択する処理と、
   前記選択された候補材料と前記金型との組み合わせを用いて射出成形するための補正成形条件を作成する処理と、
   前記作成された補正成形条件と前記選択された候補材料とをユーザへ提供する処理とを実行する
   射出成形支援システム。
2. 請求項１に記載の射出成形支援システムであって、
   前記材料情報は、
   任意の成形条件を射出成形機に入力して射出成形させた場合の、前記射出成形機の所定部位、あるいは前記射出成形機に取り付けられた金型内の所定部位における物理量の実測値と前記任意の成形条件とを関連付けた情報と、
   材料の推奨成形条件とを含む、
   射出成形支援システム。
3. 請求項２に記載の射出成形支援システムであって、
   前記物理量は、温度、速度、圧力のうち少なくともいずれか一つを含む、
   射出成形支援システム。
4. 請求項２または３のいずれかに記載の射出成形支援システムであって
   前記物理量は、射出開始からピーク圧力までの圧力積分値、射出開始から型開きまでの圧力積分値、圧力の最大微分値のうちいずれか一つまたは複数から計算される流動特性を含む、
   射出成形支援システム。
5. 請求項２～４のいずれか一項に記載の射出成形支援システムであって、
   前記選択される候補材料は、前記材料の推奨成形条件の範囲内で、前記流動特性が一致する材料である、
   射出成形支援システム。
6. 請求項４または５のいずれかに記載の射出成形支援システムであって、
   材料情報は、前記流動特性を予め取得した際の、流動特性のばらつきと得られた成形品品質ばらつきとを含む、
   射出成形支援システム。
7. 請求項６に記載の射出成形支援システムであって、
   射出成形機と金型と所定の材料との組合せを用いた生産実績と、前記所定の材料について予め取得された所定の材料情報とを入力する工程において、製品の要求精度を併せて入力し、
   前記選択される候補材料は、予め取得された流動特性のばらつきと得られた成形品品質とが、製品の要求精度を満たす、
   射出成形支援システム。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の射出成形支援システムであって、
   所定の材料がバージン材であり、候補材料はリサイクル材である、
   射出成形支援システム。
9. 計算機を用いて射出成形を支援する射出成形支援方法であって、
   前記計算機は、
   金型と所定の材料との組合せを用いた生産実績と、前記所定の材料の材料情報とを取得する処理と、
   前記生産実績と、前記所定の材料の材料情報と、予め取得された複数の材料の材料情報とに基づき、前記複数の材料の中から少なくとも一つの候補材料を選択する処理と、
   前記選択された候補材料と前記金型との組み合わせを用いて射出成形するための補正成形条件を作成する処理と、
   前記作成された補正成形条件と前記選択された候補材料とをユーザへ提供する処理とを実行する
   射出成形支援方法。
10. 請求項９に記載の射出成形支援方法であって、
    前記材料情報は、
    任意の成形条件を射出成形機に入力して射出成形させた場合の、前記射出成形機の所定部位、あるいは前記射出成形機に取り付けられた金型内の所定部位における物理量の実測値と前記任意の成形条件とを関連付けた情報と、
    材料の推奨成形条件とを含む、
    射出成形支援方法。

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