JP6868652B2 - 射出成形機の成形支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶融樹脂をスクリュにより金型に射出充填して成形する射出成形機に対する成形支援を行う際に用いて好適な射出成形機の成形支援装置に関する。

一般に、射出成形機は、可塑化した溶融樹脂をスクリュにより金型に射出充填して成形を行うため、溶融樹脂の溶融状態を適正な状態に維持できるか否かは、望ましい成形品質を確保する上で重要な要素となる。特に、可塑化が過度に進行した場合、樹脂分解率が高くなり、溶融樹脂の変質（炭化等）や無用なガス発生の原因になるなどの不具合を招く。このような不具合は、溶融樹脂に係わる成形条件や滞留時間等と密接に関係し、成形条件が不適合の場合や滞留時間が長期化した場合には、可塑化が過度に進行することにより樹脂分解率が高まるリスクを生じる。したがって、加熱筒内における溶融樹脂の状態を把握し、樹脂分解率を低減するための技術も各種提案されている。

一方、適正な可塑化時間を確保し、溶融樹脂の未溶融分率（固相率）を一定水準以下に維持することにより溶融状態の安定化を図ることは、成形品の可塑化不良を低減する上で重要な要素となる。このため、可塑化時間を把握して適正な可塑化時間を確保するための技術も提案されている。

従来、この種の技術としては、特許文献１で開示される射出成形機の可塑化管理装置及び特許文献２で開示される射出成形機（可塑化時間の推定方法）が知られている。特許文献１に開示の可塑化管理装置は、可塑化状態が安定しているか否かを正確に判別可能にすることができる射出成形機の可塑化管理装置を得ることを目的としたものであり、具体的には、計量動作中、スクリュを回転させる可塑化モータの駆動電流を検出する電流検出手段と、スクリュを回転させる可塑化モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、可塑化モータの駆動電流からモータの駆動トルクを算出するトルク算出手段と、算出された駆動トルクと検出されたモータの回転速度とに基づいて可塑化モータの駆動電力を瞬時値を演算する演算手段とを設け、さらに、計算された駆動電力の瞬時値を可塑化時間の間積算する積算器を設けたものである。

また、特許文献２に開示の射出成形機は、特定の樹脂を連続可塑化したときの時間当たりの処理能力である理想可塑化能力が既知である標準射出成形機を用いて、ある樹脂を射出成形し、この成形品の重量から１ショットの実質量を計測し、そのときの可塑化時間を計測し、可塑化仕事率を求める演算式に、１ショットの質量、可塑化時間及び理想可塑化能力を与えることで、可塑化仕事率を計算し、同様の計算を別の種類の樹脂でも実施することで作成した樹脂の種類と可塑化仕事率の相関マップを記憶する記憶部と、標準射出成形機とは別の射出成形機で用いようとする樹脂の種類、金型のキャビティ体積及び別の射出成形機の理想可塑化能力を入力する入力部と、この別の射出成形機で使用する樹脂の種類と相関マップから可塑化仕事率を選択し、金型のキャビティ体積及び使用する樹脂の密度から、１ショットの質量を推定し、可塑化仕事率、１ショットの質量及び別の射出成形機の理想可塑化能力を可塑化時間の演算式に与えることで、可塑化時間を推定する演算部と、この演算部で推定した可塑化時間を表示する表示部を設けたものである。

特開２００３−３４０８９１号公報 特開２００２−０６７１０９号公報

しかし、上述した従来における可塑化時間を把握するための技術は、次のような解決すべき課題も存在した。

第一に、いずれの場合も射出成形機の稼働状態から得られる、いわば間接的な物理量に基づいて可塑化時間を把握するものであるため、可塑化時間を正確に把握する観点からは、必ずしも質的及び量的に十分とはいえない。したがって、大まかな情報として把握できるに留まり、正確な可塑化時間に基づく的確な対応を行うことは容易でない。このため、適正な可塑化時間を確保し、溶融樹脂の未溶融分率（固相率）を一定水準以下に維持いることにより可塑化不良の低減化を図るには限界があった。

第二に、基本的には、実際に射出成形機を稼働させ、成形機の稼働状態から得られる情報に基づいて可塑化時間を把握するものであるため、把握するための処理（作業工程）が面倒になる。したがって、作業工数の増加及び樹脂材料の無駄を生じる難点があるなど、成形支援装置を活用する観点からは使い勝手に難がある。特に、成形条件の設定に利用する観点からは、正確かつ容易に反映させにくいとともに、各射出成形機毎に対応する必要があるなど、成形支援装置としての汎用性及び発展性に難があった。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した射出成形機の成形支援装置の提供を目的とするものである。

本発明は、上述した課題を解決するため、可塑化した溶融樹脂をスクリュ３により金型２に射出充填して成形する射出成形機Ｍに対する成形支援を行う射出成形機の成形支援装置１であって、少なくとも、ペレット材料Ｒｐに係わる樹脂データＤｒ，スクリュ３に係わるスクリュデータＤｓ及び成形条件に係わる成形条件データＤｍを含む基本情報Ｄｏを設定する基本情報設定機能部Ｆｉと、少なくとも、基本情報Ｄｏから仮の可塑化時間Ｈｍを演算により求める仮可塑化時間演算処理部Ｆｃａ，この仮可塑化時間演算処理部Ｆｃａから得られた仮の可塑化時間ＨｍからメルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍを演算により求めるメルトフィルム発熱量演算処理部Ｆｃｂ，及びこのメルトフィルム発熱量演算処理部Ｆｃｂから得られたメルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍを可塑化遅延時間Ｈｍｒに変換する可塑化遅延時間変換処理部Ｆｃｃを有してなる演算処理機能部５と、可塑化遅延時間Ｈｍｒ又はこの可塑化遅延時間Ｈｍｒに基づいて得られる可塑化情報を出力する出力処理機能部６とを備えることを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、樹脂データＤｒには、少なくとも樹脂の種類とメルトフローレート（ＭＦＲ）Ｄｒｆを含ませることができる。また、演算処理機能部５には、可塑化遅延時間Ｈｍｒを、予め設定した判断基準に基づいて判定し、得られた判定結果を出力する第一判定処理部Ｆｃｉを設けることができるとともに、出力処理機能部６には、当該判定結果を、少なくとも成形機コントローラ７に備えるディスプレイ７ｄに表示する判定結果表示処理部Ｆｄｉを設けることができる。さらに、演算処理機能部５には、仮の可塑化時間Ｈｍを、可塑化遅延時間Ｈｍｒにより補正した可塑化時間となる推定可塑化時間Ｈｍｓを求める推定可塑化時間演算処理部Ｆｃｓを設けることができるとともに、出力処理機能部６には、推定可塑化時間Ｈｍｓを成形機コントローラ７に備えるディスプレイ７ｄに表示する推定可塑化時間表示処理部Ｆｄｓを設けることができる。他方、演算処理機能部５には、基本情報Ｄｏに基づいて加熱筒４内における溶融樹脂の固相率を演算する固相率演算式データＤｃに基づく演算により計量終了時における溶融樹脂の推定固相率Ｘｃを求める固相率演算処理部Ｆｃｐを設けることができる。また、スクリュデータＤｓには、スクリュ表面３ｆの材質の種類に係わるデータを含ませることができ、これにより、演算処理機能部５には、基本情報Ｄｏ及びこの基本情報Ｄｏに基づいて成形時におけるスクリュ表面３ｆの樹脂分解率を求める分解率演算式データＤｒによる演算により推定樹脂分解率Ｘｒを求める分解率演算処理部Ｆｃｒを設けることができる。さらに、演算処理機能部５には、推定固相率Ｘｃ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒの大きさを判定し、得られた判定結果を出力する第二判定処理部Ｆｃｊを設けることができるとともに、判定結果表示処理部Ｆｄｉには、第二判定処理部Ｆｃｊから得られた判定結果の表示機能を設けることができる。

このような本発明に係る射出成形機の成形支援装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 少なくとも、ペレット材料Ｒｐに係わる樹脂データＤｒ，スクリュ３に係わるスクリュデータＤｓ及び成形条件に係わる成形条件データＤｍを含む基本情報Ｄｏを設定する基本情報設定機能部Ｆｉと、少なくとも、基本情報Ｄｏから仮の可塑化時間Ｈｍを演算により求める仮可塑化時間演算処理部Ｆｃａ，この仮可塑化時間演算処理部Ｆｃａから得られた仮の可塑化時間ＨｍからメルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍを演算により求めるメルトフィルム発熱量演算処理部Ｆｃｂ，及びこのメルトフィルム発熱量演算処理部Ｆｃｂから得られたメルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍを可塑化遅延時間Ｈｍｒに変換する可塑化遅延時間変換処理部Ｆｃｃを有するため、メルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍを考慮した可塑化時間を求めることができる。この結果、溶融樹脂の未溶融分率（固相率）を一定水準以下に維持する溶融状態の安定した生産を行うことが可能となり、特に可塑化不良を排除した良品率の向上及び成形品質の向上に寄与できる。

（２） 生産を行う前に、成形支援装置１により、可塑化時間に係わるデータを取得できるため、実際の射出成形機を稼働させる工程を不要にできる。したがって、可塑化時間を求める工数の低減及び樹脂材料の無駄が生じる不具合を有効に回避できるとともに、可塑化時間は、樹脂データＤｒ，スクリュデータＤｓ及び成形条件データＤｍ等のデータに基づいて容易かつ正確に求めることができるため、各種射出成形機において幅広く利用できるなど、成形支援装置としての汎用性及び発展性に優れる。

（３） 好適な態様により、演算処理機能部５に、可塑化遅延時間Ｈｍｒを、予め設定した判断基準に基づいて判定し、得られた判定結果を出力する第一判定処理部Ｆｃｉを設ければ、オペレータの判断に頼ることなく可塑化遅延時間Ｈｍｒに係わる客観的な良否判定を行うことができるため、初心者等であっても可塑化時間を容易かつ確実に確認することができる。

（４） 好適な態様により、出力処理機能部６に、当該判定結果を、少なくとも成形機コントローラ７に備えるディスプレイ７ｄに表示する判定結果表示処理部Ｆｄｉを設ければ、オペレータは、例えば、判定結果として、「優，良，可，不可」等による度合（レベル）を視覚的かつ容易に確認できるため、その度合に応じた適切な支援メッセージを表示することが可能となり、成形条件の修正等も迅速かつ的確に行うことができる。

（５） 好適な態様により、演算処理機能部５に、仮の可塑化時間Ｈｍを、可塑化遅延時間Ｈｍｒにより補正した可塑化時間となる推定可塑化時間Ｈｍｓを求める推定可塑化時間演算処理部Ｆｃｓを設ければ、メルトフィルムＲｐｆの影響を考慮した適正な可塑化時間を推定可塑化時間Ｈｍｓとして得ることができるため、可塑化遅延時間Ｈｍｒによる可塑化状態の適否の把握に加え、可塑化における適正な可塑化時間長を把握することができる。

（６） 好適な態様により、出力処理機能部６に、推定可塑化時間Ｈｍｓを成形機コントローラ７に備えるディスプレイ７ｄに表示する推定可塑化時間表示処理部Ｆｄｓを設ければ、オペレータは、視覚的な観点から適正な可塑化時間を迅速かつ容易に知ることができるため、この可塑化時間を指針とした成形条件の微調整等を容易に行うことができ、溶融状態の更なる安定化に寄与できる。

（７） 好適な態様により、演算処理機能部５に、基本情報Ｄｏに基づいて加熱筒４内における溶融樹脂の固相率を演算する固相率演算式データＤｃを用いた演算により、計量終了時における溶融樹脂の推定固相率Ｘｃを求める固相率演算処理部Ｆｃｐを設ければ、推定固相率Ｘｃの側面から溶融樹脂の可塑化不足を把握できるため、可塑化不足に対する適切な対策を講じることができる。特に、推定可塑化時間Ｈｍｓ及び可塑化遅延時間Ｈｍｒに係わる可塑化情報と組合わせることにより、樹脂の溶融状態に対する適否判定の信頼性をより高めることができる。

（８） 好適な態様により、スクリュデータＤｓに、スクリュ表面３ｆの材質の種類に係わるデータを含ませれば、スクリュ表面３ｆの金属材質による溶融樹脂に対する触媒効果や接着し易さによる劣化要因を、演算処理に反映できるため、溶融状態に対する、より的確（正確）な推定を行うことができる。

（９） 好適な態様により、演算処理機能部５に、基本情報Ｄｏに基づいて成形時におけるスクリュ表面３ｆの樹脂分解率を求める分解率演算式データＤｒを用いた演算により推定樹脂分解率Ｘｒを求める分解率演算処理部Ｆｃｒを設ければ、基本情報Ｄｏを利用した推定樹脂分解率Ｘｒを容易に得ることができるとともに、得られた推定樹脂分解率Ｘｒにより、溶融樹脂の劣化状態を的確に把握することができる。この結果、推定固相率Ｘｃによる溶融状態の一方側（可塑化不足側）の限界点に加え、推定樹脂分解率Ｘｒによる溶融状態の他方側（可塑化過度側）の限界点の双方により、溶融状態の適正範囲を設定可能となり、成形品質の高度化及び安定化を図ることができる。

（１０） 好適な態様により、演算処理機能部５に、定固相率Ｘｃ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒの大きさを判定し、得られた判定結果を出力する第二判定処理部Ｆｃｊを設けるとともに、判定結果表示処理部Ｆｄｉに、第二判定処理部Ｆｃｊから得られた判定結果の表示機能を設ければ、オペレータは、視覚的に判定結果を確認できるため、判断の難しい溶融樹脂の溶融状態を容易に把握できる。したがって、経験の浅い初心者オペレータであっても、溶融樹脂の溶融状態が適正であるか否かを容易かつ確実に確認できるとともに、成形条件の設定変更などの必要な対策を迅速に講じることができ、成形品生産の効率化及び能率化を図ることができる。特に、可塑化遅延時間Ｈｍｒの適否判定及び推定可塑化時間Ｈｍｓの把握と組合わせることにより、成形処理工程の更なる最適化を実現することができる。

本発明の好適実施形態に係る射出成形機の成形支援装置における処理系（制御系）のブロック系統図、 同成形支援装置における入出力系（制御系）のブロック系統図、 同成形支援装置を備える射出成形機の機械的構造を示す構成図、 同射出成形機に用いる樹脂材料であるペレット材料の一例を示す模式的に描いた斜視図、 同射出成形機における可塑化処理時における加熱筒の原理図、 同成形支援装置に備える固相率演算処理部の演算機能を説明するためのスクリュの位置に対する固相率の変化特性図、 同樹脂分解率の基礎となる金属に対する樹脂の接着し易さを種類別に示す一覧表、 同成形支援装置に備える樹脂分解率演算処理部により演算する樹脂分解率の基礎となる樹脂の劣化原理説明図、 同樹脂分解率の基礎となる金属に対する樹脂の分解し易さを種類別に示す一覧表、 同成形支援装置における推定上昇温度と実測上昇温度の関係を示す相関特性図、 同成形支援装置に備える第二判定処理部の機能説明図、 同射出成形機における可塑化時間に遅延が発生しているときの温度分布説明図、 同射出成形機における可塑化時間に遅延が発生していないときの温度分布説明図、 同射出成形機における実測可塑化時間と同成形支援装置の計算に基づく仮の可塑化時間の関係を示す相関特性図、 同射出成形機における実測可塑化時間と仮の可塑化時間を可塑化遅延時間により補正した推定可塑化時間の関係を示す相関特性図、 同成形支援装置の計算に基づくメルトフィルムの発熱量の積分値と可塑化遅延時間の関係を示す相関特性図、 同成形支援装置の計算に基づく可塑化遅延時間と可塑化時間安定性の関係を示す相関特性図、 同成形支援装置に備える第一判定処理部の機能説明図、 同成形支援装置におけるデータ表示部の画面図、 同成形支援装置に備える出力処理機能部により表示する判定メッセージの一例を示す表示画面図、 同成形支援装置を用いた成形支援の処理手順を示すフローチャート、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る成形支援装置１を利用できる射出成形機Ｍの概要について、図１〜図３を参照して説明する。

図３は、射出成形機Ｍ、特に、型締装置を省略した射出装置Ｍｉを示す。射出装置Ｍｉにおいて、４は加熱筒であり、この加熱筒４の前端部にはヘッド部４ｈを介してノズル４ｎを取付ける。ノズル４ｎは加熱筒４内部の溶融樹脂を、仮想線で示す金型２に対して射出する機能を有する。また、加熱筒４の後端上部にはホッパ１１ｈを備えるとともに、このホッパ１１ｈの下端開口と加熱筒４の内部間には、加熱筒４を貫通する材料落下口１１ｄを形成する。これにより、ホッパ１１ｈと加熱筒４の内部は、材料落下口１１ｄを介して連通し、ホッパ１１ｈ内に仮想線で示す樹脂材料Ｒは、材料落下口１１ｄを通して加熱筒４の内部に供給される。したがって、ホッパ１１ｈ及び材料落下口１１ｄは、加熱筒４の内部へ樹脂材料Ｒを供給する材料供給部１１を構成する。

一方、ホッパ１１ｈの外周面には、ホッパ１１ｈの内部に収容した樹脂材料Ｒを加熱するヒータ１２ｈを付設するとともに、材料落下口１１ｄの周囲における加熱筒４には、ウォータージャケット１２ｊを形成する。そして、ヒータ１２ｈは、温調ドライバ１２ｄの給電回路１２ｄｅに接続するとともに、ウォータージャケット１２ｊは、温調ドライバ１２ｄの温調水循環回路１２ｄｗに接続する。温調水循環回路１２ｄｗは、温調された水媒体（温水又は冷却水）をウォータージャケット１２ｊに循環させることにより、材料落下口１１ｄを通過するペレット材料Ｒｐを温調（加熱又は冷却）することができる。さらに、給電回路１２ｄｅ及び温調水循環回路１２ｄｗはコントローラ本体２２にそれぞれ接続する。これにより、コントローラ本体２２から温調ドライバ１２ｄには、給電回路１２ｄｅ及び温調水循環回路１２ｄｗに対する制御指令が付与される。また、温調温度Ｔｒは図示を省略した温度センサにより検出され、この検出信号は温調ドライバ１２ｄに付与される。したがって、ヒータ１２ｈ，ウォータージャケット１２ｊ及び温調ドライバ１２ｄは材料供給部１１の温調を行う温調部１２を構成する。

他方、加熱筒４の内部にはスクリュ３を回動自在及び進退自在に装填する。このスクリュ３の外周面には、螺旋状のフライト部３ｍｐが形成され、さらに、スクリュ表面３ｆには、耐久性等を考慮した所定の表面素材（金属）によるコーティング処理が施されている。このスクリュ３は、前側から後側に、メターリングゾーンＺｍ，コンプレッションゾーンＺｃ，フィードゾーンＺｆを有している。一方、スクリュ３の後端部は、スクリュ駆動部１３に結合する。スクリュ駆動部１３は、スクリュ３を回転させるスクリュ回転機構１３ｒ及びスクリュ３を前進及び後退させるスクリュ進退機構１３ｍを備える。なお、スクリュ回転機構１３ｒ及びスクリュ進退機構１３ｍの駆動方式は、例示の場合、電動モータを用いた電気方式を示しているが、油圧回路を用いた油圧方式であってもよく、その駆動方式は問わない。そして、スクリュ回転機構１３ｒ及びスクリュ進退機構１３ｍは給電ドライバ１３ｄに接続するとともに、この給電ドライバ１３ｄはコントローラ本体２２に接続する。これにより、コントローラ本体２２から給電ドライバ１３ｄに、スクリュ回転機構１３ｒ及びスクリュ進退機構１３ｍに対する制御指令が付与される。また、スクリュ３の速度及び位置等の物理量は、図示を省略した速度センサ及び位置センサ等により検出され、この検出信号は給電ドライバ１３ｄに付与される。

さらに、加熱筒４は、前側から後側に、加熱筒前部４ｆ，加熱筒中部４ｍ，加熱筒後部４ｒを有し、各部４ｆ，４ｍ，４ｒの外周面には、前部加熱部１４ｆ，中部加熱部１４ｍ，後部加熱部１４ｒをそれぞれ付設する。同様に、ヘッド部４ｈの外周面には、ヘッド加熱部１４ｈを付設するとともに、ノズル４ｎの外周面には、ノズル加熱部１４ｎを付設する。これらの各加熱部１４ｆ，１４ｍ，１４ｒ，１４ｈ，１４ｎはバンドヒータ等により構成できる。したがって、ノズル加熱部１４ｎ，ヘッド加熱部１４ｈ，前部加熱部１４ｆ，中部加熱部１４ｍ，後部加熱部１４ｒは、加熱群部１４を構成する。そして、この加熱群部１４はヒータドライバ１４ｄに接続するとともに、ヒータドライバ１４ｄはコントローラ本体２２に接続する。これにより、コントローラ本体２２からヒータドライバ１４ｄに、各加熱部１４ｆ，１４ｍ，１４ｒ，１４ｈ，１４ｎに対する制御指令が付与され、また、加熱温度は、図示を省略した温度センサ（熱電対等）により検出され、この検出信号はヒータドライバ１４ｄに付与される。

一方、図１及び図２には、射出成形機Ｍの全体制御を司る成形機コントローラ７を示す。成形機コントローラ７は、ＣＰＵ等のハードウェアを内蔵したコンピュータ機能を有するコントローラ本体２２及び各種データ及びプログラムを含む登録データ２２ｍｄを書込んだ内部メモリ２２ｍを備える。また、コントローラ本体２２には、ディスプレイ７ｄを接続する。ディスプレイ７ｄは、必要な情報表示を行うことができるとともに、タッチパネル７ｄｔが付設され、このタッチパネル７ｄｔを用いて、入力，設定，選択等の各種入力操作を行うことができる。さらに、コントローラ本体２２には、各種アクチュエータを駆動（作動）するドライバ群２７を接続する。このドライバ群２７には、図３に示した前述の給電回路１２ｄｅ及び温調水循環回路１２ｄｗを含む温調ドライバ１２ｄ，給電ドライバ１３ｄ及びヒータドライバ１４ｄが含まれる。

したがって、成形機コントローラ７は、ＨＭＩ制御系及びＰＬＣ制御系を包含し、内部メモリ２２ｍには、ＰＬＣプログラム及びＨＭＩプログラムを格納する。ＰＬＣプログラムにより、射出成形機Ｍにおける各種工程のシーケンス動作や射出成形機Ｍの監視等が実行されるとともに、ＨＭＩプログラムにより、射出成形機Ｍの動作パラメータの設定及び表示，射出成形機Ｍの動作監視データの表示等が実行される。

次に、このような射出成形機Ｍに利用できる本実施形態に係る成形支援装置１の構成について、図１〜図２０を参照して説明する。

本実施形態に係る成形支援装置１は、図１及び図２に示す成形機コントローラ７及び周辺アクチュエータにより構成される。このため、成形機コントローラ７の内部メモリ２２ｍには、成形支援装置１を機能させるアプリケーションプログラムによる支援プログラムＰｓを格納する。

成形支援装置１は、加熱筒４内における樹脂の溶融状態を最適な状態に維持するための基本的機能を備える。このため、最初に、本実施形態に係る成形支援装置１の要部構成の理解を容易にするため、成形支援装置１の基本的機能について説明する。

基本的機能を備える成形支援装置１は、図２に示すように、少なくとも、ペレット材料Ｒｐに係わる樹脂データＤｒ，スクリュ３に係わるスクリュデータＤｓ及び成形条件に係わる成形条件データＤｍを含む基本情報Ｄｏを設定する基本情報設定機能部Ｆｉを備える。この基本情報設定機能部Ｆｉは、ディスプレイ７ｄに付設したタッチパネル７ｄｔを用いることができる。即ち、ディスプレイ７ｄには、図示を省略した入力画面が表示されるため、タッチパネル７ｄｔを介して必要な数値の入力や選択等を行うことにより設定することができる。

この場合、樹脂データＤｒには、少なくとも樹脂の種類及びメルトフローレートに係わるデータ（ＭＦＲデータ）Ｄｒｆが含まれる。また、樹脂の種類は樹脂選択部Ｄｒｓにより選択することができる。このため、登録データ２２ｍｄには、各種樹脂に係わる特性等のデータ、即ち、溶融特性などのペレット材料Ｒｐ…毎の各種物性に係わるデータが予め登録されている。なお、ＭＦＲデータＤｒｆは、数値入力により設定してもよいし、樹脂の選択により一緒に入力されるようにしてもよい。ペレット材料Ｒｐ…毎の物性（溶融特性等）は後述する固相率Ｘｃの演算に反映され、より的確（正確）な推定固相率Ｘｃｓが求められる。図４に、ペレット材料Ｒｐの一例を模式的に示す。

成形条件データＤｍには、射出成形機Ｍにより成形するための成形条件に係わる各種データ、一例を挙げれば、スクリュ回転数，計量時間，背圧，計量位置，前部温度，中部温度，後部１温度，後部２温度，成形サイクル時間等の各種物理量に係わる各種データ、即ち、成形条件に関係する各種情報が含まれる。

スクリュデータＤｓには、スクリュ３の形態に係わる各種データ、一例を挙げれば、スクリュ外径，スクリュフライト幅，固体とスクリュの摩擦係数，スクリュ溝深さ，スクリュ幅方向長さ，スクリュリード，フライト係数，スクリュフライトのねじれ角，ピッチ数等の各種ディメンションに係わるデータ、更にはスクリュ表面３ｆの材質の種類に係わるデータなど、スクリュに関係する各種情報が含まれる。特に、スクリュ表面３ｆの材質の種類に係わるデータを含ませれば、スクリュ表面３ｆの金属材質による溶融樹脂に対する触媒効果や接着し易さによる劣化要因を、演算処理に反映できるため、溶融状態に対する、より的確（正確）な推定を行うことができる。

一方、成形支援装置１は、図１に示すデータ処理部Ｆを備える。データ処理部Ｆには、内部メモリ２２ｍを用いた演算式データ設定部９を含み、この演算式データ設定部９には、固相率演算式データＤｃ，分解率演算式データＤｒ及び上昇温度演算式データＤｗを設定する。固相率演算式データＤｃは、前述した基本情報Ｄｏに基づいて加熱筒４内における溶融樹脂の固相率Ｘｃを演算するための演算式に係わるデータであり、分解率演算式データＤｒは、前述した基本情報Ｄｏに基づいて成形時におけるスクリュ表面３ｆの樹脂分解率Ｘｒを演算するための演算式に係わるデータであり、上昇温度演算式データＤｗは、分解率演算式データＤｒによる演算処理に用いる剪断発熱量Ｅｃに係わるデータに基づいて上昇温度ΔＴｕを求めるための演算式に係わるデータである。

次に、固相率演算式データＤｃの基礎となる固相率Ｘｃを求めるための固相率演算式，分解率演算式データＤｒの基礎となる樹脂分解率Ｘｒを求めるための分解率演算式，及び上昇温度演算式データＤｗの基礎となる上昇温度ΔＴｕを求めるための上昇温度演算式について、それぞれ具体的に説明する。

最初に、図５に示す可塑化処理時における加熱筒の原理図を参照して固相率演算式について説明する。同図中、３はスクリュ、３１はスクリュ溝底、３ｍｐはスクリュフライトをそれぞれ示すとともに、４は加熱筒（内壁部）を示す。また、スクリュフライト３ｍｐにより加熱筒４内を移送される溶融樹脂（ペレット材料Ｒｐ）は、通常、ペレット材料Ｒｐが溶解しない固体領域となるソリッドベッドＲｐｓ、ペレット材料Ｒｐが溶解した粘度の低い液体領域、即ち、溶融樹脂であるメルトプールＲｐｐ、溶融樹脂に至る手前の粘度の高い粘性領域となるメルトフィルムＲｐｆの三つの領域により存在している。なお、Ｃｘは現位置におけるソリッドベッドＲｐｓ（固体領域）の幅、Ｃｗはピッチ幅からフライト幅を引いた長さをそれぞれ示す。

固相率演算式の一例を［式１０１］に示す。
固相率Ｘｃ＝Ｃｘ／Ｃｗ
＝（Ｃｘ´／Ｃｗ）・（１−ｋａ・Φｉ） … ［式１０１］
ただし、Φｉ＝ｆ（Ｔｑ，Ｔｃ）・Φｅ

［式１０１］に示すように、固相率Ｘｃは、基本的に、Ｃｘ／Ｃｗにより求めることができる。なお、［式１０１］中、Ｃｘ´は１ピッチ前の固体の幅、ｋａは調整係数、Φｉは射出における溶融速度、Φｅは押出における溶融速度、Ｔｑは計量時間、Ｔｃは成形サイクル時間をそれぞれ示す。

一般に、押出成形機のように連続運転する加熱筒を備える溶融機構では、可塑化状態を予測する理論式として、１９７８年にＴａｄｍｏｒにより提唱された公知のモデル式が広く利用されている。

一方、射出成形機Ｍでは、間欠運転（射出→計量→待機）が行われるため、押出成形機の場合とは異なる射出位置やスクリュ停止時間などの射出条件が含まれる。したがって、公知のモデル式をそのまま射出成形機Ｍに適用することはできない。このため、本実施形態で用いる固相率演算式は、押出成形機に適用可能なモデル式を射出成形機Ｍに適用可能なモデル式に変換、即ち、押出成形機に適用可能なモデル式を、［式１０１］に示したｆ（Ｔｑ，Ｔｃ）・Φｅのように、計量時間Ｔｑとサイクル時間Ｔｃを含む関数式に、樹脂材料が溶ける速度Φｅ（溶融速度を示唆する量であって単位は無次元）を乗じて得るΦｉを固相率演算式に利用したものである。

これにより、［式１０１］に示す演算式を用いれば、押出成形機に適用可能なモデル式が、射出成形機Ｍに適用可能なモデル式に変換されるため、スクリュ３を収容した加熱筒４内の溶融樹脂における溶融割合（溶融度合）を示す固相率Ｘｃとして求めることが可能となる。したがって、この固相率演算式により得られる固相率Ｘｃは、入力された基本情報Ｄｏに基づいて得られる推定した固相率Ｘｃ、即ち、推定固相率Ｘｃｓとして利用できる。

さらに、この推定固相率Ｘｃｓに対しては、実際に得られる溶融樹脂の固相率、即ち、実測した固相率に合致するか否かの検証を行うとともに、調整を行った後、ほぼ合致する固相率演算式を本実施形態における固相率演算式データＤｃとして設定することが望ましい。

なお、［式１０１］における（１−ｋａ・Φｉ）の項は、０に近づくほど、即ち、速度Φｉが早いほど、固相率Ｘｃは０に近づき、加熱筒４内の溶融樹脂は完全に溶融されていることを示唆している。実施形態では、さらに、固相率Ｘｃから溶融していない固体がどの程度残っているのかを算出し、成形時の樹脂温度の振れ方との相関を考察した。

メルトフィルムＲｐｆの厚さは、一般に、剪断発熱の算出に用いられるが、実測値と計算値では大きく乖離する。このため、完全溶融時の固相率（調整値）を指定し、固体相と液体相とに分離することにより液体相のみが剪断発熱を生じるものとして計算した。この結果、実測値にほぼ合致することを確認できた。

図６は、固相率演算式から得られたスクリュ３の位置に対する固相率Ｘｃの変化を示している。同図の横軸はスクリュピッチ番号を示し、数字が大きくなるほどノズル側に近づく。また、縦軸は固相率Ｘｃを示し、固相率Ｘｃが０に近づくほど完全溶融状態に近づき、固相率Ｘｃが０のときは完全溶融状態となる。図６中、Ｘｃｓで示す位置における固相率Ｘｃを、計量終了時における溶融樹脂の推定固相率Ｘｃｓと見做している。

推定固相率Ｘｃｓは、実用上、必ずしも０である必要はない。この判断基準は、「０．０６」に選定することが望ましく、この数値は実験の結果により適切値であることを確認できた。これにより、推定固相率Ｘｃｓが、「Ｘｃｓ≦０．０６」の場合には、良好な溶融状態にあると判断できるとともに、「Ｘｃｓ＞０．０６」の場合には、溶融が不十分（可塑化不足）と判断できる。このように、推定固相率Ｘｃｓの大きさは、溶融樹脂の可塑化不足などの溶融状態を示す指標となる。なお、推定固相率Ｘｃｓとは、溶融樹脂の溶融レベルを示すものであるため、未溶融ポリマ分率を用いてもよい。

したがって、演算式データ設定部Ｆｓに、基本情報Ｄｏに基づいて、加熱筒４内における溶融樹脂の固相率Ｘｃを演算する固相率演算式データＤｃを設定すれば、後述する固相率演算処理部Ｆｃｐにより、基本情報Ｄｏ及び固相率演算式データＤｃに基づく演算処理により計量終了時における溶融樹脂の推定固相率Ｘｃｓを求めることができるため、得られる推定固相率Ｘｃｓにより、樹脂の可塑化不足を的確（定量的）に把握でき、もって、当該可塑化不足に対する適切な対策を講じることができる。特に、経験などの人的判断が不要になるため、経験の浅い初心者オペレータであっても成形品の歩留まり率や成形品質を高めることが可能になり、より望ましい成形（生産）を行うことができる。しかも、ペレット材料Ｒｐ…の種類毎の物性（溶融特性等）を、推定固相率Ｘｃｓの演算に反映できるため、より的確（正確）な推定固相率Ｘｃｓを得ることができる。

次に、分解率演算式について説明する。本実施形態で用いた分解率演算式の一例を［式１０２］に示す。
樹脂分解率Ｘｒ＝Ｅｃ・Ｗａ・ｋｂ … ［式１０２］
ただし、Ｅｃ＝ｆ（Ｗ，Ｌ，σ，γ，ζ）
Ｗａ∝ｆ（Φｍ，Φｃ，Ｑｓ）

［式１０２］は、基本的にＴａｄｍｏｒのモデル式をベースにしたものであり、射出成形機Ｍにおける樹脂分解率Ｘｒを求める演算式となる。［式１０２］中、ＥｃはＴａｄｍｏｒのモデル式から算出した剪断発熱量〔ＭＪ〕であり、完全溶融位置からスクリュ３の先端までの剪断発熱量を積算した総剪断発熱量である。Ｗａは溶融樹脂と金属の接着仕事〔ＭＪ／平方メートル〕、ｋｂは金属の触媒効果を考慮した調整係数をそれぞれ示す。

また、剪断発熱量Ｅｃの算出において、Ｗはピッチ幅からフライト幅を引いた長さ、Ｌはスクリュ螺旋長さ、σは剪断応力、γは剪断速度、ζは無次元深さをそれぞれ示すととともに、接着仕事Ｗａの算出において、Φｍは母材金属の仕事関数、Φｃは母材金属の上にコーティングした金属の仕事関数、Ｑｓは最表面金属に付着している酸素量をそれぞれ示す。なお、酸素量ＱｓはＸ線分析装置（ＥＤＸ装置）により測定可能である。この接着仕事Ｗａは、溶融樹脂と金属の接着し易さを示すものであり、図７に、スクリュ表面３ｆの金属に対する溶融樹脂の接着し易さを種類別に示した。図７中の数字は、数値が大きいほど接着し易いことを示している。

加えて、金属の触媒効果（酸化誘導時間）は、溶融樹脂に対する劣化要因となるため、この触媒効果を係数ｋｂに反映させた。一般に、ポリマー（樹脂）を加熱した場合、水素が引き抜かれることにより、ポリマーラジカル活性種になることが知られている。ポリマーラジカル活性種の場合、この状態ではポリマーの分子量低下までには至らないが、金属に接触した場合、触媒作用を起こすことにより、空気中の酸素とラジカルに結び付き、溶融樹脂の分解が促進される現象を生じる。図８（ａ）〜（ｃ）は、この現象を模式化して示している。図８（ａ）は、高分子（ポリマー）４５が熱により活性化（熱分解）した状態を示す。この状態で金属種により触媒活性が行われた場合、図８（ｂ）に示すように、活性化したポリマー４５に酸素４６が結び付く酸化現象を生じる。そして、さらに進行した場合には、図８（ｃ）に示すように、ポリマー４５の酸化分解により低分子化する現象を生じる。図９は、スクリュ表面３ｆの金属に対する溶融樹脂の分解し易さを種類別に示した。図９中の数字は、数値が大きいほど分解し易いことを示している。

［式１０２］の分解率演算式に基づく樹脂分解率Ｘｒの演算結果には、溶融樹脂の滞留時間、接着仕事、酸化誘導時間、スクリュ形状などが考慮されるため、この分解率演算式により得られる樹脂分解率Ｘｒは、入力された基本情報Ｄｏに基づいて得られる推定した樹脂分解率Ｘｒ、即ち、推定樹脂分解率Ｘｒｓとして利用できる。このような分解率演算式データＤｒを設定すれば、前述した固相率演算式データＤｃの演算処理に利用する基本情報Ｄｏを、分解率演算式データＤｒの演算処理にも利用できるなど、推定樹脂分解率Ｘｒｓを容易に求めることができる。

また、実験（実証）の結果、推定樹脂分解率Ｘｒｓは、０．００が維持できている限りにおいて、劣化が生じないことを確認できた。したがって、０．００よりも大きい値の場合、溶融樹脂は劣化状態（劣化状態に移行するリスクが高い場合を含む）にあることを把握できる。即ち、推定樹脂分解率Ｘｒｓが、「Ｘｒｓ＝０．００」の場合には、劣化のない良好な溶融状態にあると判断できるとともに、「Ｘｒｓ＞０．００」の場合には、劣化状態又は劣化状態に移行するリスクが高いと判断できる。このように、推定樹脂分解率Ｘｒｓの大きさは、可塑化が過度に進行することにより生じる溶融樹脂の劣化状態を示す指標として用いることができる。

したがって、演算式データ設定部９に、基本情報Ｄｏに基づいて成形時におけるスクリュ表面３ｆの樹脂分解率Ｘｒを求める分解率演算式データＤｒを設定すれば、後述する分解率演算処理部Ｆｃｔにより、基本情報Ｄｏ及び分解率演算式データＤｒに基づく演算処理を行うことにより推定樹脂分解率Ｘｒｓを求めることができるため、固相率演算式データＤｃの演算処理に利用する基本情報Ｄｏを、分解率演算式データＤｒの演算処理にも利用できるなど、推定樹脂分解率Ｘｒｓを容易に求めることができる。

しかも、演算処理により容易に得れる推定樹脂分解率Ｘｒｓにより、溶融樹脂の劣化状態を的確に把握できるため、推定固相率Ｘｃｓによる溶融状態の一方側（可塑化不足側）の限界点に加え、推定樹脂分解率Ｘｒｓによる溶融状態の他方側（可塑化過度側）の限界点の双方により、溶融状態の適正範囲を設定可能となり、成形性及び成形品質の安定化及び高度化を図ることができる。

次に、上昇温度演算式について説明する。上昇温度演算式データＤｗの基礎なる上昇温度演算式の一例を［式１０３］に示す。
上昇温度ΔＴｕ＝Ｅｃ／（Ｑｈ・Ｃｍ） … ［式１０３］

［式１０３］中、Ｅｃ〔ＭＪ〕には前述した樹脂分解率Ｘｒを求める［式１０２］における剪断発熱量Ｅｃを利用できる。なお、Ｑｈは可塑化能力、Ｃｍは溶融比熱（樹脂比熱）を示す。

このように、上昇温度ΔＴｕを求めるには、前述した剪断発熱量Ｅｃに係わるデータを利用できるため、推定上昇温度ΔＴｕｓを容易に求めることができる。即ち、推定上昇温度ΔＴｕｓを求めるには、完全溶融位置からスクリュ先端までの剪断発熱量Ｅｃを、可塑化能力Ｑｈと樹脂比熱Ｃｍを除して求めることができる。なお、溶融樹脂は水のようなニュートン流体としてではなく、水飴のような指数側流体として扱った。

前述した固相率Ｘｃ及び樹脂分解率Ｘｒは、樹脂の上昇温度ΔＴｕとも密接に関係する。したがって、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓに係わる情報に加え、推定固相率Ｘｃｓと推定樹脂分解率Ｘｒｓに関連する情報として、推定上昇温度ΔＴｕｓを溶融樹脂の溶融状態に係わる情報として表示すれば、推定上昇温度ΔＴｕｓに係わる情報も併せて確認できるため、オペレータ（ユーザー）は、当該溶融状態をより的確に把握することができる。

図１０には、推定上昇温度ΔＴｕｓと実測上昇温度の相関特性を示す。この特性は、樹脂として、ＡＢＳ樹脂を使用したものであり、推定上昇温度ΔＴｕｓは、全てにおいて危険値ｐ＝０．０１を下回っており、十分な相関性を確認できた。

他方、データ処理部Ｆは、成形機コントローラ７（コントロール本体２２及び内部メモリ２２ｍ）を用いた演算処理機能部５を備える。この演算処理機能部５は、基本的に、前述した固相率演算式データＤｃ，分解率演算式データＤｒ及び上昇温度演算式データＤｗを利用した演算処理を行うことができる。

したがって、この演算処理機能部５には、少なくとも、基本情報Ｄｏ及び固相率演算式データＤｃに基づく演算処理により計量終了時における溶融樹脂の固相率Ｘｃ、即ち、推定固相率Ｘｃｓを求めるための固相率演算処理部Ｆｃｐ，基本情報Ｄｏ及び分解率演算式データＤｒに基づく演算処理により溶融樹脂の樹脂分解率Ｘｒ、即ち、推定樹脂分解率Ｘｒｓを求める分解率演算処理部Ｆｃｔ，及び上昇温度演算式データＤｗに基づく演算処理により推定上昇温度ΔＴｕｓを求める上昇温度演算処理部Ｆｃｔが含まれる。

さらに、演算処理機能部５には、推定固相率Ｘｃｓ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒｓの度合（大きさ）を判定処理し、この判定処理の結果に対応する第二支援メッセージデータＤｈｓを出力する第二判定処理部Ｆｃｊを備える。

図１１は、判定処理のための判定基準を示している。図１１中、判定結果「０１」は、「Ｘｃｓ≦０．０６」かつ「Ｘｒｓ＝０．００」の場合である。この場合、溶融状態は十分な状態にあり、かつ劣化状態にもないため、良好な成形環境にあると判断できる。判定結果「０２」は、「Ｘｃｓ≦０．０６」かつ「Ｘｒｓ＞０．００」の場合である。この場合、溶融状態は十分な状態にあるが、劣化状態になる可能性があると判断できる。判定結果「０３」は、「Ｘｃｓ＞０．０６」かつ「Ｘｒｓ＝０．００」の場合である。この場合、可塑化不足を生じる可能性があるが、劣化状態にはならないと判断できる。判定結果「０４」は、「Ｘｃｓ＞０．０６」かつ「Ｘｒｓ＞０．００」の場合である。この場合、可塑化不足を生じる可能性があると同時に、劣化状態になる可能があると判定できる。

加えて、第二判定処理部Ｆｃｊには、判定結果「０１」〜「０４」に対応する第二支援メッセージデータＤｈｓを出力する機能を備える。具体的には、判定結果「０１」の場合は、支援メッセージｍｒを出力し、判定結果「０２」の場合は、支援メッセージｍ１を出力し、判定結果「０３」の場合は、支援メッセージｍ２を出力し、判定結果「０４」の場合は、支援メッセージｍ３を出力する。

また、成形支援装置１には、図１に示す出力処理機能部６を備える。この出力処理機能部６は、いわば判定結果の出力を利用する処理機能の一態様であり、第二判定処理部Ｆｃｊから出力する判定結果を表示する判定結果表示処理部Ｆｄｉを備える。これにより、判定結果は、図２に示すデータ表示部２３の第二判定表示部２６ｓに表示される。なお、例示の場合、後述する第一判定表示部２６を切換えることにより、第二判定表示部２６ｓを表示させることができる。なお、このデータ表示部２３は、ディスプレイ７ｄに表示される。

これにより、各支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２，ｍ３は、第二判定表示部２６ｓに表示される。この場合、各支援メッセージｍｒ，ｍ２…には、判定処理の結果を示す判定メッセージ及びこの判定メッセージに対応して、対策を行うための対策メッセージを含ませることができる。したがって、内部メモリ２２ｍには、支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２，ｍ３に対応する第二支援メッセージデータＤｈｓが格納されている。なお、図示は省略したが、支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２…の一例としては、例えば、支援メッセージｍｒの場合、判定メッセージとして「適正範囲です」の文字が表示される。支援メッセージｍ１の場合には、判定メッセージとして、「樹脂に炭化を生じる可能性があります」の文字が表示され、対策メッセージとして、「Ｔｍ，Ｔｒ，Ｐｒ，Ｒｍを下げ、又はＴｃを短くしてください」（Ｔｍ：加熱用の設定温度，Ｔｒ：温調温度，Ｐｒ：背圧，Ｒｍ：回転数，Ｔｃ：成形サイクル時間）の文字が表示される。支援メッセージｍ２の場合、判定メッセージとして、「未溶融樹脂を生じる可能性があります」の文字が表示され、対策メッセージとして、「Ｔｍ，Ｔｒ，Ｐｒ，Ｒｍを上げ、又はＴｃを長くしてください」の文字が表示される。支援メッセージｍ３の場合、対策メッセージとして、「成形条件を見直してください」が表示され、成形条件に対する、いわば全面的な再設定が促される。

このように、演算処理機能部５に、定固相率Ｘｃ及び／又は推定樹脂分解率Ｘｒの大きさを判定し、得られた判定結果を出力する第二判定処理部Ｆｃｊを設けるとともに、判定結果表示処理部Ｆｄｉに、第二判定処理部Ｆｃｊから得られた判定結果の表示機能を設ければ、オペレータは、視覚的に判定結果を確認できるため、判断の難しい溶融樹脂の溶融状態を容易に把握できる。したがって、経験の浅い初心者オペレータであっても、溶融樹脂の溶融状態が適正であるか否かを容易かつ確実に確認できるとともに、成形条件の設定変更などの必要な対策を迅速に講じることができ、成形品生産の効率化及び能率化を図ることができる。特に、後述する可塑化遅延時間Ｈｍｒの適否判定及び推定可塑化時間Ｈｍｓの把握と組合わせることにより、成形処理工程における高レベルの最適化を実現することができる。

その他、判定結果を利用する他の処理機能としては、図示を省略したが、推定固相率Ｘｃｓに係わるデータや推定樹脂分解率Ｘｒｓに係わるデータを、対策メッセージに対応する補正データとして利用し、対応する成形条件を自動で補正する自動補正処理に利用することも可能である。

さらに、図１９に示すデータ表示部２３には、図２に示すように、支援メッセージ表示部２６に加え、温調温度表示部２４，樹脂状態表示部２５及び後述する可塑化時間表示部２５ｒが含まれる。この場合、温調温度表示部２４には、さらに、材料落下口温度，ホッパ温度，樹脂材料温度表示するとともに、樹脂状態表示部２５には、推定樹脂分解率表示部２５ｄｐ，推定固相率表示部２５ｄｃ，推定上昇温度表示部２５ｄｕを設ける。これらの各表示部には、各物理量が数値表示される。以上が、成形支援装置１の基本的機能となる。この基本的機能は、加熱筒４内における樹脂の溶融状態を最適な状態に維持するための機能となる。

次に、本実施形態に係る成形支援装置１の要部構成となる、より正確な可塑化時間を把握することにより可塑化不足に基づく可塑化不良の低減を図るための支援機能について、図１２〜図２０を参照して説明する。

前述した図５に示すように、スクリュフライト３ｍｐにより加熱筒４内を移送される溶融樹脂（ペレット材料Ｒｐ）は、固体領域となるソリッドベッドＲｐｓ、溶融樹脂であるメルトプールＲｐｐ、粘性領域となるメルトフィルムＲｐｆの三つの態様により存在している。

この場合、加熱筒４のノズル４ｎから射出される溶融樹脂は、メルトプールＲｐｐにおける溶融樹脂となるため、前述した溶融樹脂の推定上昇温度ΔＴｕｓ及び推定固相率Ｘｃｓの演算には、専らメルトプールＲｐｐをパラメータとして使用し、メルトフィルムＲｐｆは無視していた。

しかし、メルトフィルムＲｐｆは、メルトプールＲｐｐに至る手前の状態にあるため、樹脂温度や可塑化状態に対してメルトフィルムＲｐｆがどのように影響するかの実験を行った。この結果、ノズル４ｎから射出される溶融樹脂の温度要因は、主にメルトプールＲｐｐの発熱量に起因し、メルトフィルムＲｐｆの発熱量にはほとんど起因しないことが判明した。一方、メルトフィルムＲｐｆの発熱量は、溶融樹脂に対する直接的な温度要因にはならないものの可塑化時間に大きく影響し、メルトフィルムＲｐｆの発熱量は、可塑化時間の遅延現象に関係することも判明した。

以下、図１２及び図１３を参照し、これらの現象について、加熱筒４内におけるペレット材料Ｒｐの挙動により考察する。なお、図１２及び図１３は、スクリュの計量完了位置における加熱筒温度とスクリュ表面温度の差を明示したものである。

一般に、加熱筒４とペレット材料Ｒｐ間の動摩擦係数をｆｂとし、スクリュ３とペレット材料Ｒｐ間の動摩擦係数をｆｓとした場合、「ｆｂ＞ｆｓ」の関係を満たすことによりペレット材料Ｒｐが前方へ移送される。動摩擦係数は概ね温度に比例するため、加熱筒４の温度がスクリュ３の表面温度よりも低い場合は、「ｆｂ＜ｆｓ」の関係となり、いわば移動現象の逆転により遅延が生じる。

図１２は、３〔秒〕の遅延時間が発生する温度分布を示したものである。図中、Ｔｔｂは加熱筒４の内壁温度、Ｔｔｓはスクリュ３の表面温度をそれぞれ示す。なお、遅延時間は、実測した可塑化時間Ｈｄから計算上の可塑化時間Ｈｍを引いた値である。図１２に示す楕円範囲Ａの温度分布から明らかなように、遅延の発生時には、加熱筒４の内壁温度Ｔｔｂがスクリュ３の表面温度Ｔｔｓよりも低くなっていることを確認できる。一方、図１３は、遅延が発生していない温度分布（遅延時間：−０．５〔秒〕）を示したものである。この場合、加熱筒４の内壁温度Ｔｔｂとスクリュ３の表面温度Ｔｔｓにはほとんど差がないことを確認できる。

この現象について考察するに、上述した楕円範囲Ａのゾーンでは、固体（ソリッドベッドＲｐｓ）が大多数を占めるため、メルトプールＲｐｐによる発熱はほとんど発生しない。したがって、メルトフィルムＲｐｆの発熱が相対的に大きくなり、遅延時間の主たる要因は、メルトフィルムＲｐｆにおける発熱量であると推測できる。

この結果、可塑化時間の遅延現象は、メルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍと密接に関係するものと考えられ、それ故、可塑化遅延時間Ｈｍｒの度合、即ち、可塑化遅延時間Ｈｍｒの長さは、メルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍを知ることにより、予測することが可能になるものと考えられる。このため、この点についての具体的な検証を行った。

以下、図１４〜図１７を参照し、メルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍに基いて可塑化遅延時間Ｈｍｒを予測できる検証結果について説明する。

前述したように、押出成形機の場合、固体輸送部における可塑化能力は固体プラグがスクリュを占有しているものと仮定して計算を行っている。この固体輸送理論式は、Ｔａｄｍｏｒにより一般化された［式１０４］として知られている。即ち、固体輸送量Ｇｃ〔ｋｇ／ｈ〕は、

ここで、ρｓは固体密度、Ｈは溝深さ、Ｄｂは加熱筒の内径、Ｄｓはスクリュの外径、θはプラグ表面の移動角、φｂはスクリュの螺旋角、ｅはフライト幅、φａは平均螺旋角をそれぞれ示す。

この場合、プラグ表面の移動角θは［式１０５］により導かれる。

ここで、Ｄａはスクリュ平均径であり、加熱筒の内径と溝深さを差し引いた値、ｆｓはスクリュとペレット材料Ｒｐ間の動摩擦係数をそれぞれ示す。

今回は、このｆｓを、ｆｓ＝ｆｓ（Δｔ）とし、温度勾配を持った動摩擦係数として可塑化時間を予測した。即ち、動摩擦係数ｆｓを知ることができれば、スクリュ３の形状及び成形条件を考慮した可塑化能力を把握できることになる。［式１０５］のＭに関しても、ｆｓ（Δｔ）を導入して求めることができる。

したがって、可塑化時間Ｈｍは、計量に基づく使用樹脂容量Ｖｓを求め、この使用樹脂容量Ｖｓを、前述した［式１０４］から得られる固体輸送量Ｇｃにより除すれば、時間換算できることになる。即ち、
Ｈｍ＝ｆ（Ｇｃ，Ｖｓ，Ｋｂ） … ［式１０６］

により換算可能になる。なお、Ｋｂは背圧を考慮した係数である。［式１０６］の換算により得られる可塑化時間Ｈｍを、仮の可塑化時間Ｈｍとして定義する。

図１４に、算出により得られた仮の可塑化時間Ｈｍの一例を示す。同図はペレット材料Ｒｐとして、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート）を用いたものであり、実測により得た可塑化時間Ｈｄに対応させて表示した。

この場合、相関係数は、ｒ≒０．９１であり、算出した仮の可塑化時間Ｈｍであっても十分に予測可能であることを示している。

一方、押出理論式として存在するＴａｄｍｏｒモデル式を、射出理論式に展開した式を［式１０７］及び［式１０８］に示す。

ここで、δはメルトフィルム厚、ｋｍは融体の熱伝導率、Ｔｂは加熱筒温度、Ｔｍｏは融点、Ｔｒｏは固体ペレット温度、Ｖａ，Ｖｂは溶融速度を示唆する係数、Φは溶融速度を示唆する量、Ｘはソリッドベッド幅、Ｖｂｘはスクリュ幅方向のシリンダ周速成分、Ｃｓは固体比熱、ρｍは液体密度、λは溶融潜熱、Ｇｍはサイクル時間を考慮した可塑化能力、ηｏはゼロ剪断粘度、ｎは粘度指数、Ｖｊは相対速度を示す。なお、溶融樹脂は、指数則流体に依存するものとし、ｂ′は指数則流体に起因する量を示す。

［式１０７］及び［式１０８］から明らかなように、［式１０７］の分子項は、伝熱項（〔２・ｋｍ（Ｔｂ−Ｔｍｏ）と発熱項（Ｖａ・Ｘ）の和で示される。したがって、［式１０４］，［式１０７］及び［式１０８］を用いてメルトフィルムＲｐｆに起因する発熱量Ｅｍを算出可能である。そこで、［式１０８］に［式１０４］のＧｃを導入し、仮のメルトフィルムＲｐｆの発熱量を算出した。なお、ここで使用するＧｃは、［式１０６］において背圧を考慮した可塑化時間から再度Ｇｃに変換した数値であり、要は［式１０４］にＫｂを乗じた数値を用いている。

図１６に、算出されたメルトフィルムＲｐｆの発熱量（積分値）Ｅｍと可塑化遅延時間Ｈｍｒの関係を示した。この場合、可塑化遅延時間Ｈｍｒは、実測した可塑化時間Ｈｄから仮の可塑化時間Ｈｍを差引いた時間である。なお、検証に使用した樹脂は、ＰＢＴ樹脂である。

また、図示は省略したが、他の樹脂（ポリプロピレン（ＰＰ）、汎用ポリスチレン（ＧＰＰＳ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、アクリロニトリルスチレン（ＡＳ）、アクリル（ＰＭＭＡ）、ＰＣ（ポリカーボネイト）等）においても同様の検証を行った。この結果、算出されるメルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍと可塑化遅延時間Ｈｍｒとの間における強い相関性を確認できた。

この場合、可塑化遅延時間Ｈｍｒは、適正（理想的）な可塑化時間に対するいわば誤差となるため、この可塑化遅延時間Ｈｍｒは補正値として利用することができる。即ち、この可塑化遅延時間Ｈｍｒは、図１６から
Ｈｍｒ＝（ｘ・Ｅｍ）＋ｙ … ［式１０９］

により求めることができる。このため、未知の樹脂であっても、［式１０６］を用いて仮の可塑化時間Ｈｍを算出し、［式１０６］の結果を［式１０８］に導入するとともに、［式１０７］及び［式１０８］の反復計算を行うことにより、メルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍを算出することができる。そして、発熱量Ｅｍを可塑化遅延時間Ｈｍｒに変換し、この可塑化遅延時間Ｈｍｒにより仮の可塑化時間Ｈｍを補正すれば、本来の適正な可塑化時間（理想値）に近づくことになる。本実施形態では、補正された仮の可塑化時間Ｈｍを推定可塑化時間Ｈｍｓとして定義する。

図１５に、実測した可塑化時間Ｈｄと推定可塑化時間Ｈｍｓの関係を示す。前述した図１４に示した相関グラフでは、平均値から大きく外れた数値も存在したが、図１５に示す相関グラフでは、これらも平均値に近づいており、補正により目立たなくなったことを確認できる。

また、図１７には、実測した可塑化時間Ｈｄのバラツキ（安定性）と可塑化遅延時間Ｈｍｒの関係を示す。同図から、バラツキが小さい（安定性が高い）ほど、可塑化遅延時間Ｈｍｒが短く（小さく）なることを確認できる。

したがって、これらの検証結果をまとめれば、［式１０４］及び［式１０５］を含めた［式１０６］により、仮の可塑化時間Ｈｍを予測することができる。そして、この予測結果を導入した［式１０７］及び［式１０８］の反復計算により、メルトフィルムＲｐｆに起因する発熱量Ｅｍを算出できる。また、［式１０９］により、メルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍを、補正値となる可塑化遅延時間Ｈｍｒに変換できる。この可塑化遅延時間Ｈｍｒが大きい場合は、適正（理想的）な可塑化時間、即ち、推定可塑化時間Ｈｍｓに対して誤差が大きいことを意味し、この可塑化遅延時間Ｈｍｒの大きさに基づいて安定性の適否を判定することができる。また、適正な可塑化時間となる推定可塑化時間Ｈｍｓを把握することができる。

次に、これらの検証結果に基づき、可塑化遅延時間Ｈｍｒにより安定性の適否を判定する原理及び推定可塑化時間Ｈｍｓを把握する原理を適用した本実施形態に係る成形支援装置１の具体的な構成について、図１〜図３を参照して説明する。

まず、図２に示した基本情報設定機能部Ｆｉはそのまま利用する。したがって、基本情報設定機能部Ｆｉにより、少なくとも、ペレット材料Ｒｐに係わる樹脂データＤｒ，スクリュ３に係わるスクリュデータＤｓ及び成形条件に係わる成形条件データＤｍを含む必要な基本情報Ｄｏを設定することができる。

一方、演算処理機能部５には、図１に示すように、少なくとも、基本情報Ｄｏから仮の可塑化時間Ｈｍを演算により求める仮可塑化時間演算処理部Ｆｃａを設ける。即ち、基本情報Ｄｏにおける計量値に基づく使用樹脂容量及び加熱筒４内におけるペレット材料Ｒｐの単位時間当たりの移動量、更には前述した［式１０４］及び［式１０５］を含めた［式１０６］により仮の可塑化時間Ｈｍを演算により求める仮可塑化時間演算処理部Ｆｃａを設ける。また、仮可塑化時間演算処理部Ｆｃａから得られる仮の可塑化時間Ｈｍｒから、メルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍを演算により求めるメルトフィルム発熱量演算処理部Ｆｃｂを設ける。即ち、可塑化時間演算処理部Ｆｃａにより得られた仮の可塑化時間Ｈｍを導入した［式１０８］及び［式１０７］の反復計算によりメルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍを演算により求めるメルトフィルム発熱量演算処理部Ｆｃｂを設ける。

さらに、メルトフィルム発熱量演算処理部Ｆｃｂから得られたメルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍを、［式１０９］を利用して可塑化遅延時間Ｈｍｒに変換する可塑化遅延時間変換処理部Ｆｃｃを設ける。加えて、仮の可塑化時間Ｈｍを、可塑化遅延時間Ｈｍｒにより補正して推定可塑化時間Ｈｍｓを求める推定可塑化時間演算処理部Ｆｃｓを設ける。そして、出力処理機能部６には、推定可塑化時間表示処理部Ｆｄｓを設け、図２及び図１９に示すデータ表示部２３における可塑化時間表示部２５ｒに表示するようにした。可塑化時間表示部２５ｒは、図１９に示すように、推定可塑化時間Ｈｍｓを表示する推定可塑化時間表示部２５ｐｒと、可塑化遅延時間Ｈｍｒを表示する可塑化遅延時間表示部２５ｒｒを有する。

このように、演算処理機能部５に、仮の可塑化時間Ｈｍを、可塑化遅延時間Ｈｍｒにより補正した可塑化時間となる推定可塑化時間Ｈｍｓを求める推定可塑化時間演算処理部Ｆｃｓを設ければ、メルトフィルムＲｐｆの影響を考慮した適正な可塑化時間を推定可塑化時間Ｈｍｓとして得ることができるため、可塑化遅延時間Ｈｍｒによる可塑化状態の適否の把握に加え、可塑化における適正な可塑化時間長を把握することができる。また、出力処理機能部６に、推定可塑化時間Ｈｍｓを成形機コントローラ７に備えるディスプレイ７ｄに表示する推定可塑化時間表示処理部Ｆｄｓを設ければ、オペレータは、視覚的な観点から適正な可塑化時間を迅速かつ容易に知ることができるため、この可塑化時間を指針とした成形条件の微調整等を容易に行うことができ、溶融状態の更なる安定化に寄与できる利点がある。

また、演算処理機能部５には、可塑化遅延時間Ｈｍｒの適否を、予め設定した判断基準に基づいて判定し、得られた判定結果を出力する第一判定処理部Ｆｃｉを設ける。この第一判定処理部Ｆｃｉは、例示の場合、図１８に示す判定基準を設定した。これにより、可塑化遅延時間Ｈｍｒの適否を判定し、この判定結果及びこの判定結果に基づく支援メッセージｍｄｒ，ｍｄ１，ｍｄ２，ｍｄ３を、出力処理機能部６に備える判定結果表示処理部Ｆｄｉにより、図２及び図１９に示す第一判定表示部２６により表示できるようにした。このため、内部メモリ２２ｍには、支援メッセージｍｄｒ，ｍｄ１，ｍｄ２，ｍｄ３に対応する第一支援メッセージデータＤｈｆが格納されている。

このように、演算処理機能部５に、可塑化遅延時間Ｈｍｒを、予め設定した判断基準に基づいて判定し、得られた判定結果を出力する第一判定処理部Ｆｃｉを設ければ、オペレータの判断に頼ることなく可塑化遅延時間Ｈｍｒに係わる客観的な良否判定を行うことができるため、初心者等であっても可塑化時間を容易かつ確実に確認することができる。

具体的には、可塑化遅延時間Ｈｍｒが、「−２＜Ｈｍｒ＜２」を満たす場合には「優」とし、また、「２≦Ｈｍｒ＜５」を満たす場合には「可」とする判定基準を設定した。なお、実際の可塑化遅延時間Ｈｍｒは、適正な可塑化時間Ｈｍｓから仮の可塑化時間Ｈｍを差引いた数値を用いている。これに対して、可塑化遅延時間Ｈｍｒが「５≦Ｈｍｒ」の条件にあるときは、可塑化遅延時間Ｈｍｒが長すぎることになり「不可」とした。一方、可塑化遅延時間Ｈｍｒが−２以下の場合、即ち、「−２≧Ｈｍｒ」の条件にあるときは、図１７から安定傾向にあることを確認できるとともに、可塑化不足とは反対方向にあるため、「良」とした。

さらに、判定結果は、出力処理機能部６における判定結果表示処理部Ｆｄｉにより、図１９に示す第一判定表示部２６に表示される。この場合、判定結果表示部２６ｊに、判定結果が表示されるとともに、支援メッセージ表示部２６ｍに、判定結果に対応する第一支援メッセージデータＤｈｆに基づく支援メッセージｍｄｒ，ｍｄ１，ｍｄ２，ｍｄ３が表示される。

図２０に、表示の一例を示す。図２０（ａ）は、判定結果が「優」の場合を示し、判定結果表示部２６ｊには「優」の文字が表示され、支援メッセージ表示部２６ｍに、一例として、「適性です／次のステップに進めてください」の支援メッセージｍｄｒが表示される。図２０（ｂ）は、判定結果が「良」の場合を示し、判定結果表示部２６ｊには、「良」の文字が表示され、支援メッセージ表示部２６ｍに、一例として、「可塑化時間が早くなっています／Ｔｒ，Ｔｉ，Ｃｔを下げ、Ｐｒ，Ｒｍを上げてください（ただし、Ｔｒ：後部温度，Ｔｉ：落下口温度，Ｃｔ：サイクル時間，Ｐｒ：背圧，Ｒｍ：回転数）」の支援メッセージｍｄ１が表示される。図２０（ｃ）は、判定結果が「可」の場合を示し、判定結果表示部２６ｊには、「可」の文字が表示され、支援メッセージ表示部２６ｍに、一例として、「可塑化時間が遅くなっています／Ｔｒ，Ｔｉ，Ｃｔを上げ、Ｐｒ，Ｒｍを下げてください」の支援メッセージｍｄ２が表示される。図２０（ｄ）は、判定結果が「不可」の場合を示し、判定結果表示部２６ｊには、「不可」の文字が表示され、支援メッセージ表示部２６ｍには、例えば、「可塑化時間が不適切です／成形条件の全体を見直してください」の支援メッセージｍｄ３が表示される。

このように、出力処理機能部６に、当該判定結果を、少なくとも成形機コントローラ７に備えるディスプレイ７ｄに表示する判定結果表示処理部Ｆｄｉを設ければ、オペレータは、例えば、判定結果として、「優，良，可，不可」等による度合（レベル）を視覚的かつ容易に確認できるため、その度合に応じた適切な支援メッセージを表示することが可能となり、成形条件の修正等も迅速かつ的確に行うことができる。

次に、本実施形態に係る成形支援装置１の使用方法（成形支援方法）について、各図を参照しつつ図２１に示すフローチャートを参照して説明する。

成形支援装置１は、基本的に、生産開始前における成形条件の設定時に利用することができる。なお、この成形支援処理に係わる動作は、内部メモリ２２ｍに格納された支援プログラムＰｓにより実行される。

まず、支援プログラムＰｓを立ち上げて成形支援処理機能を有効にする（ステップＳ１）。次いで、オペレータは、ディスプレイ７ｄに表示される入力画面（基本情報設定機能部Ｆｉ）から、ペレット材料Ｒｐに係わる樹脂データＤｒを入力する（ステップＳ２）。例示の場合、入力画面に表示される樹脂選択部Ｄｒｓ（図２）から使用する樹脂の種別を選択すれば、予め内部メモリ２２ｍに登録されている各種ペレット材料Ｒｐに係わる各種樹脂に係わるデータから選択された樹脂に対応するデータが入力データとして設定される。また、ＭＦＲデータＤｒｆ（図２）を数値により入力する（ステップＳ３）。この場合、ＭＦＲデータＤｒｆも樹脂の種別と同様に選択入力できるようにしてもよい。次いで、スクリュデータＤｓを入力する（ステップＳ４）。この場合、スクリュデータ入力画面から個々のディメンションや素材等を数値又は選択により入力してもよいし、スクリュに付した型番等を、入力画面の表示から選択することにより、予め登録されたデータから自動で設定されるようにしてもよい。

一方、基本情報Ｄｏの設定（入力）が終了したなら、オペレータは通常の設定手順に従って、射出成形機Ｍにおける成形条件の設定処理を行う（ステップＳ５）。成形条件の設定は、成形条件設定画面により行うことができる。設定された成形条件は、成形条件データＤｍとして設定される。その他、成形準備に必要な入力処理を行えば、必要な基本情報Ｄｏに係わる設定（入力）が終了する。

そして、成形条件の設定処理が終了したなら、所定の支援開始キー（不図示）をＯＮにする。これにより、まず、仮可塑化時間演算処理部Ｆｃａによる演算処理が実行され、設定された基本情報Ｄｏから仮の可塑化時間Ｈｍが求められる（ステップＳ６）。また、メルトフィルム発熱量演算処理部Ｆｃｂによる演算処理が実行され、メルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍが求められる（ステップＳ７）。さらに、メルトフィルム発熱量演算処理部Ｆｃｂにより得られたメルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍに係わるデータは可塑化遅延時間変換処理部Ｆｃｃに付与され、可塑化遅延時間変換処理部Ｆｃｃによる演算処理が実行されることにより、可塑化遅延時間Ｈｍｒに変換される（ステップＳ８）。

次いで、仮可塑化時間演算処理部Ｆｃａにより得られた仮の可塑化時間Ｈｍに係わるデータ及びメルトフィルム発熱量演算処理部Ｆｃｂから得られた可塑化遅延時間Ｈｍｒに係わるデータは、推定可塑化時間演算処理部Ｆｃｓに付与され、推定可塑化時間演算処理部Ｆｃｓによる演算処理により、仮の可塑化時間Ｈｍは可塑化遅延時間Ｈｍｒにより補正される。これにより、推定可塑化時間Ｈｍｓが得られる（ステップＳ９）。

また、可塑化遅延時間Ｈｍｒに係わるデータは、第一判定処理部Ｆｃｉに付与され。可塑化遅延時間Ｈｍｒの長さ（大きさ）に対する判定処理が実行される（ステップＳ１０）。そして、第一判定処理部Ｆｃｉによる判定結果は、判定結果表示処理部Ｆｄｉに付与され、判定結果表示処理部Ｆｄｉによる表示処理が行われる。これにより、判定結果は、データ表示部２３における第一判定表示部２６により表示される。即ち、図１９に示す判定結果表示部２６ｊに、判定結果となる「優」，「良」，「可」，「不可」のいずれかの文字が表示されるとともに、支援メッセージ表示部２６ｍに、判定結果に対応する前述した支援メッセージ（図２０参照）が表示される。

さらに、可塑化時間表示部２５ｒにおける推定可塑化時間表示部２５ｐｒにより、推定可塑化時間Ｈｍｓが数値表示されるとともに、可塑化遅延時間表示部２５ｒｒにより、可塑化遅延時間Ｈｍｒが数値表示される（ステップＳ１１）。

この際、判定結果が「優」のときは、次のステップに進むことができる。これに対して、「良」，「可」，「不可」のいずれかが表示された際には、判定結果に対応して表示される支援メッセージｍｄ１，ｍｄ２又はｍｄ３に従って成形条件の修正又は再設定を行う（ステップＳ１２，Ｓ５…）。そして、最終的に判定結果が「優」になるまで、成形条件の修正又は再設定に係わる処理を繰り返せばよい。これにより、本実施形態に係る成形支援装置１による適正（理想的）な可塑化時間、即ち、推定可塑化時間Ｈｍｓの設定が終了する（ステップＳ１２）。

他方、本実施形態に係る成形支援装置１には、前述した、推定固相率Ｘｃｓ，推定樹脂分解率Ｘｒｓ及び推定上昇温度ΔＴｕｓを推定する基本的機能を備えている。このため、これらの推定処理においても補正された適正な推定可塑化時間Ｈｍｓを利用した推定処理が可能となる。

このため、さらに、基本的機能を利用する場合には、成形支援処理を継続させることができる。この場合、まず、固相率演算処理部Ｆｃｐによる演算処理により、基本情報Ｄｏと固相率演算式データＤｃから推定固相率Ｘｃｓを求める（ステップＳ１３）。次いで、分解率演算処理部Ｆｃｒによる演算処理により、基本情報Ｄｏと分解率演算式データＤｒから推定樹脂分解率Ｘｒｓを求める（ステップＳ１４）。次いで、上昇温度演算処理部Ｆｃｔの演算処理により、上昇温度演算式データＤｗから推定上昇温度ΔＴｕｓを求める（ステップＳ１５）。得られた推定固相率Ｘｃｓ，推定樹脂分解率Ｘｒｓ及び推定上昇温度ΔＴｕｓは、図２に示す樹脂状態表示部２５、即ち、図１９における推定樹脂分解率表示部２５ｄｐ，推定固相率表示部２５ｄｃ，推定上昇温度表示部２５ｄｕにそれぞれ表示される。

一方、推定固相率Ｘｃｓ及び推定樹脂分解率Ｘｒｓが得られたなら、第二判定処理部Ｆｃｊにより判定処理が行われる。即ち、図１１に示した判定基準に従って、推定固相率Ｘｃｓと推定樹脂分解率Ｘｒｓの大きさ（度合）が判定処理される（ステップＳ１６）。そして、この判定処理の結果に基づいて、この結果に対応する図１１に示す支援メッセージｍｒ，ｍ１，ｍ２又はｍ３が表示される（ステップＳ１７）。この表示は、前述したように、図２に示す第一判定表示部２６による表示を、第二判定表示部２６ｓによる表示に切換えて行うことができる。

第二判定表示部２６ｓによる表示は、一例として、次のように行われる。まず、図１１に示す判定結果「０１」の場合、「適正範囲です」の支援メッセージｍｒが表示され、次のステップに進むことができる。これに対して、判定結果「０２」の場合は、推定樹脂分解率Ｘｒｓが高い状態にあるため、支援メッセージｍ１においては、例えば、「樹脂に炭化を生じる可能性があります」の判定メッセージが表示され、「Ｔｍ，Ｔｒ，Ｐｒ，Ｒｍを下げ、又はＴｃを短くしてください」（Ｔｍ：加熱用の設定温度，Ｔｒ：温調温度，Ｐｒ：背圧，Ｒｍ：回転数，Ｔｃ：成形サイクル時間）の対策メッセージが表示される。判定結果「０３」の場合は、推定固相率Ｘｃｓが高い状態にあるため、支援メッセージｍ２においては、例えば、「未溶融樹脂を生じる可能性があります」の判定メッセージが表示され、「Ｔｍ，Ｔｒ，Ｐｒ，Ｒｍを上げ、又はＴｃを長くしてください」の対策メッセージが表示される。判定結果「０４」の場合は、不適切な状態にあるため、支援メッセージｍ３においては、例えば、「成形条件を見直してください」が表示され、成形条件に対する全面的な再設定が促される。

そして、判定結果の「０２」，「０３」，「０４」のいずれかが表示されたときは、判定結果に対応して表示された支援メッセージｍ１，ｍ２又はｍ３に従って成形条件の修正又は再設定を行う（ステップＳ１８，Ｓ５…）。この場合、最終的に判定結果が「０１」になるまで、成形条件の修正又は再設定に係わる処理を繰り返せばよい。

これにより、本実施形態に係る成形支援装置１による支援に基づく成形条件の最適化を図ることができるため、成形条件の設定を確定させる（Ｓ１９）。また、不図示の終了キーをＯＮして、支援プログラムＰｓの実行を終了させる（ステップＳ２０）。

よって、このような本実施形態に係る成形支援装置１によれば、基本的な構成として、少なくとも、ペレット材料Ｒｐに係わる樹脂データＤｒ，スクリュ３に係わるスクリュデータＤｓ及び成形条件に係わる成形条件データＤｍを含む基本情報Ｄｏを設定する基本情報設定機能部Ｆｉと、少なくとも、基本情報Ｄｏから仮の可塑化時間Ｈｍを演算により求める仮可塑化時間演算処理部Ｆｃａ，この仮可塑化時間演算処理部Ｆｃａから得られた仮の可塑化時間ＨｍからメルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍを演算により求めるメルトフィルム発熱量演算処理部Ｆｃｂ，及びこのメルトフィルム発熱量演算処理部Ｆｃｂから得られたメルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍを可塑化遅延時間Ｈｍｒに変換する可塑化遅延時間変換処理部Ｆｃｃを有してなる演算処理機能部５と、可塑化遅延時間Ｈｍｒ又はこの可塑化遅延時間Ｈｍｒに基づいて得られる可塑化情報Ｄｔを出力する出力処理機能部６とを備えるため、メルトフィルムＲｐｆの発熱量Ｅｍを考慮した可塑化時間を求めることができる。この結果、溶融樹脂の未溶融分率（固相率）を一定水準以下に維持する溶融状態の安定した生産を行うことが可能となり、特に可塑化不良を排除した良品率の向上及び成形品質の向上に寄与できる。また、生産を行う前に、成形支援装置１により、可塑化時間に係わるデータを取得できるため、実際の射出成形機を稼働させる工程を不要にできる。したがって、可塑化時間を求める工数の低減及び樹脂材料の無駄が生じる不具合を有効に回避できるとともに、可塑化時間は、樹脂データＤｒ，スクリュデータＤｓ及び成形条件データＤｍ等のデータに基づいて容易かつ正確に求めることができるため、各種射出成形機において幅広く利用できるなど、成形支援装置としての汎用性及び発展性に優れる。

以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，材料，数量，数値，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、実施形態で挙げた、樹脂データＤｒ，スクリュデータＤｓ，成形条件データＤｍの種類は、一例であって、関連する他の各種データを含ませることができるとともに、必要により追加することができる。また、第一判定処理部Ｆｃｉ及び第二判定処理部Ｆｃｊで挙げた判断基準も一例であって、任意のレベル及び範囲により設定できる任意の判断基準を設定できる。一方、仮可塑化時間演算処理部Ｆｃａ，メルトフィルム発熱量演算処理部Ｆｃｂ，可塑化遅延時間変換処理部Ｆｃｃに用いる演算式などは、例示に限られるものではなく、目的とする演算結果が得られるものであれば、他の各種演算手段を利用可能である。なお、推定可塑化時間表示処理部Ｆｄｓを設けることが望ましいが設けるか否かは任意である。さらに、推定固相率Ｘｃ及び推定樹脂分解率Ｘｒを、推定可塑化時間Ｈｍｓに係わる処理と組合わせて利用することが望ましいが、本発明においては必須の要素となるものではない。他方、ペレット材料Ｒｐを適用した例を上げたが、ペレット材料Ｒｐに類似する樹脂材料など、必ずしもペレット材料Ｒｐに限定されるものではない。その他、基本情報設定機能部Ｆｉとして、ディスプレイ７ｄのタッチパネル７ｄｔから入力する例を挙げたが、基本情報Ｄｏを記憶する外部メモリのデータを転送したり、通信手段により送信する場合など、各種入力手段を基本情報設定機能部Ｆｉとして適用できる。

本発明に係る成形支援装置は、可塑化した溶融樹脂をスクリュにより金型に射出充填して成形を行う各種射出成形機に利用することができる。

１：成形支援装置，２：金型，３：スクリュ，３ｆ：スクリュ表面，４：加熱筒，５：演算処理機能部，６：出力処理機能部，７：成形機コントローラ，７ｄ：ディスプレイ，Ｍ：射出成形機，Ｒｐ：ペレット材料，Ｒｐｆ：メルトフィルム，Ｄｒ：樹脂データ，Ｄｒｆ：メルトフローレート（ＭＦＲ），Ｄｓ：スクリュデータ，Ｄｍ：成形条件データ，Ｄｏ：基本情報，Ｄｃ：固相率演算式データ，Ｄｒ：分解率演算式データ，Ｆｉ：基本情報設定機能部，Ｆｃａ：仮可塑化時間演算処理部，Ｆｃｂ：メルトフィルム発熱量演算処理部，Ｆｃｃ：可塑化遅延時間変換処理部，Ｆｃｉ：第一判定処理部，Ｆｃｓ：推定可塑化時間演算処理部，Ｆｃｐ：固相率演算処理部，Ｆｃｒ：分解率演算処理部，Ｆｃｊ：第二判定処理部，Ｆｄｉ：判定結果表示処理部，Ｆｄｓ：推定可塑化時間表示処理部，Ｈｍ：仮の可塑化時間，Ｈｍｒ：可塑化遅延時間，Ｈｍｓ：推定可塑化時間，Ｅｍ：発熱量，Ｘｃ：推定固相率，Ｘｒ：推定樹脂分解率

Claims (13)

1. 可塑化した溶融樹脂をスクリュにより金型に射出充填して成形する射出成形機に対する成形支援を行う射出成形機の成形支援装置であって、少なくとも、ペレット材料に係わる樹脂データ，スクリュに係わるスクリュデータ及び成形条件に係わる成形条件データを含む基本情報を設定する基本情報設定機能部と、少なくとも、前記基本情報から仮の可塑化時間を演算により求める仮可塑化時間演算処理部，この仮可塑化時間演算処理部から得られた仮の可塑化時間からメルトフィルムの発熱量を演算により求めるメルトフィルム発熱量演算処理部，及びこのメルトフィルム発熱量演算処理部から得られたメルトフィルムの発熱量を可塑化遅延時間に変換する可塑化遅延時間変換処理部を有してなる演算処理機能部と、前記可塑化遅延時間又はこの可塑化遅延時間に基づいて得られる可塑化情報を出力する出力処理機能部とを備えることを特徴とする射出成形機の成形支援装置。
2. 前記樹脂データには、少なくとも樹脂の種類及びメルトフローレートに係わるデータを含むことを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形支援装置。
3. 前記演算処理機能部は、前記可塑化遅延時間を、予め設定した判断基準に基づいて判定し、得られた判定結果を出力する第一判定処理部を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の射出成形機の成形支援装置。
4. 前記出力処理機能部は、前記判定結果を、少なくとも成形機コントローラに備えるディスプレイに表示する判定結果表示処理部を備えることを特徴とする請求項３記載の射出成形機の成形支援装置。
5. 前記演算処理機能部は、前記仮の可塑化時間を、前記可塑化遅延時間により補正した可塑化時間となる推定可塑化時間を求める推定可塑化時間演算処理部を備えることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形支援装置。
6. 前記出力処理機能部は、前記推定可塑化時間を成形機コントローラに備えるディスプレイに表示する推定可塑化時間表示処理部を備えることを特徴とする請求項５記載の射出成形機の成形支援装置。
7. 前記演算処理機能部は、前記基本情報に基づいて加熱筒内における溶融樹脂の固相率を演算する固相率演算式データを用いた演算により計量終了時における溶融樹脂の推定固相率を求める固相率演算処理部を備えるとともに、前記固相率演算処理部により求めた前記推定固相率の大きさを判定し、得られた判定結果を出力する第二判定処理部を備えることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形支援装置。
8. 前記出力処理機能部は、前記第二判定処理部から得られた判定結果を少なくとも成形機コントローラに備えるディスプレイに表示する判定結果表示処理部を備えることを特徴とする請求項７記載の射出成形機の成形支援装置。
9. 前記スクリュデータには、スクリュ表面の材質の種類に係わるデータを含むことを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形支援装置。
10. 前記演算処理機能部は、前記基本情報に基づいて成形時におけるスクリュ表面の樹脂分解率を求める分解率演算式データを用いた演算により推定樹脂分解率を求める分解率演算処理部を備えるとともに、前記分解率演算処理部により求めた前記推定樹脂分解率の大きさを判定し、得られた判定結果を出力する第二判定処理部を備えることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形支援装置。
11. 前記出力処理機能部は、前記第二判定処理部から得られた判定結果を少なくとも成形機コントローラに備えるディスプレイに表示する判定結果表示処理部を備えることを特徴とする請求項１０記載の射出成形機の成形支援装置。
12. 前記演算処理機能部は、前記基本情報に基づいて加熱筒内における溶融樹脂の固相率を演算する固相率演算式データを用いた演算により計量終了時における溶融樹脂の推定固相率を求める固相率演算処理部を備えるとともに、前記基本情報に基づいて成形時におけるスクリュ表面の樹脂分解率を求める分解率演算式データを用いた演算により推定樹脂分解率を求める分解率演算処理部を備え、前記推定固相率及び前記推定樹脂分解率の大きさを判定し、得られた判定結果を出力する第二判定処理部を備えることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形支援装置。
13. 前記出力処理機能部は、前記第二判定処理部から得られた判定結果を少なくとも成形機コントローラに備えるディスプレイに表示する判定結果表示処理部を備えることを特徴とする請求項１２記載の射出成形機の成形支援装置。

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